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题型:解答题-实验探究题 难度:0.4 引用次数:636 题号:14698812
某兴趣小组在利用图所示装置做铜与稀硝酸反应的实验中,发现开始时气泡产生速率非常慢,一段时间后速率明显加快,烧瓶内溶液呈浅蓝色并不断加深,液面上方的气体颜色也在不断加深。该小组同学拟通过实验探究反应速率变化的原因。

(1)图中铜与稀硝酸反应的离子方程式为___________
(2)图中NaOH溶液能够吸收的有害气体是___________
(3)小组同学提出了如下假设并设计实验探究:
I.甲同学认为反应速率变化的原因可能是反应放热导致溶液温度升高所致,故测定反应过程中溶液不同时间的温度,结果如下表:
时间/min05101520253550607080
温度/℃25262626262626.527272727
结合实验目的和表中数据,你得出的结论是___________
II.乙同学认为生成的Cu2+对反应有催化作用,为验证此假设,取A、B两支试管分别加入等量的铜片和稀硝酸,那么最好是在其中一支试管中加入少量的___________(填序号)。
A.硝酸铜晶体       B.硝酸铜溶液        C.硫酸铜晶体 D.硫酸铜溶液
然后对比两支试管的反应,发现现象基本相同。故得出结论:Cu2+并不是反应的催化剂
III.丙同学根据现象推测反应过程中还有少量______生成,进而认为该物质对反应有催化作用,如图所示,丙同学从a处通入该物质后,发现左管中产生气泡速率明显快于右管。小组同学得出最后结论:这种物质对铜和稀硝酸的反应有催化作用。

(4)实验结束后,发现试管中溶液呈绿色,而不显蓝色。部分同学认为是该溶液中Cu2+的浓度较高所致,另一部分同学认为是该溶液中溶解了通入的物质。丁同学设计了一个实验方案证明后者的推测更为合理。(在表格中写出该同学可能的实验操作和实验现象)
操作现象
_________
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①取样、称量;②加水充分溶解;③加入BaCl2溶液;④过滤、洗涤、干燥;⑤称量、计算。在过滤前,需要检验SO42-是否沉淀完全,检验方法是____________________________________________
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请回答下列问题:

①温度650~1 000 ℃产生的气体中,n(O)∶n(S)____(填“>”“<”或“=”)3。
②通过计算推断Cux(OH)y(SO4)z·nH2O晶体的化学式:__________
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序号实验操作与实验现象
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实验2加入过量的铜片与2 mL 0.5 mol/L HNO3溶液。产生无色气泡,溶液逐渐变为蓝色。注射器中的气体始终无色。反应结束后,向注射器中充入一定量的O2,气体迅速变为红棕色
实验3加入过量的铁粉与2 mL 0.5 mol/L HNO3溶液,立即有无色气体生成,溶液为很浅的绿色,反应结束后将气体通入有空气的容器无明显变化,点燃,有尖锐的爆鸣声,容器壁出现无色液滴;取反应后溶液,加入足量NaOH溶液,立刻得到白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,加热后产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。
(1)铜与浓HNO3反应产生红棕色气体的化学方程式是___________
(2)对实验1所得溶液呈绿色,而实验2所得溶液呈蓝色的原因提出猜想。
查阅资料:i.NO2溶于稀硝酸会反应;而溶于浓硝酸不反应,使溶液呈黄色;
ii.NO2与水反应时会有部分发生反应:2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2,HNO2是弱酸,不稳定。
猜想一:NO2溶于浓硝酸,与蓝色Cu(NO3)2溶液混合而呈现绿色。
猜想二:HNO2电离出的NO 与Cu2+结合为Cu(NO2) (绿色)。
① 向浓硝酸中通入NO2,溶液呈黄色,加入___________(填试剂)后呈绿色,证实猜想一合理。
② 研究猜想二是否为实验Ⅰ所得溶液呈绿色的主要原因,实验如下。

a.证明溶液A中含有HNO2的证据是___________
b.向溶液B中滴加少量硝酸,溶液由绿色变为蓝色。结果表明,猜想二不是实验Ⅰ所得溶液呈绿色的主要原因,说明理由:___________
(3)实验2中充入O2后气体变为红棕色的反应的化学方程式是___________
(4)查阅文献:铁粉与稀硝酸反应会生成H2。由实验3中的实验现象可知,过量的铁粉与0.5 mol/L稀HNO3反应的还原产物中除了H2外,还有___________生成。写出白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变成红褐色的化学方程式___________
(5)甲同学对实验3产生H2的原因提出假设:该浓度的硝酸中 H+ 的氧化性大于NO。乙同学认为该假设不合理。依据是实验2中观察到了___________(填实验现象),该现象能说明假设不合理,理由是___________
(6)结合以上实验可知,金属与硝酸反应的产物与___________等因素有关。
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