Question

6．利用下列裝置可實現(xiàn)銅與濃硝酸、稀硝酸反應，過程如下：
Ⅰ．取一段銅絲，用稀硫酸除去銅銹[主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃]；
Ⅱ．將洗滌后的銅絲做成匝數(shù)較多的螺旋狀；
Ⅲ．按如圖所示裝置連接儀器，檢查氣密性，裝入化學試劑．
（1）寫出Cu絲在空氣中形成銅綠的化學反應方程式2Cu+CO₂+O₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃；
（2）將銅絲燒成螺旋狀的原因是增大銅絲與酸的接觸面積，提高化學反應速率，寫出過程Ⅲ中檢查氣密性的方法打開b和a，關(guān)閉分液漏斗的活塞，將左邊導管插入盛水的燒杯中，輕輕拉動注射器活塞，若導管中液面上升則說明氣密性好；
（3）過程Ⅲ的后續(xù)操作如下：
①打開止水夾a和b，輕推注射器，使?jié)庀跛崤c銅絲接觸，觀察到的現(xiàn)象是產(chǎn)生紅棕色氣體，一段時間后使反應停止的操作是輕輕將注射器活塞向右拉使銅絲和溶液分開，關(guān)閉a，取下注射器；
②打開b和分液漏斗活塞，當玻璃管充滿稀硝酸后，關(guān)閉b和分液漏斗活塞，打開a，觀察到有氣泡產(chǎn)生，稀硝酸充滿玻璃管的實驗目的是將玻璃管中的NO₂和空氣排出，該反應的離子方程式是3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（4）另取3支盛滿NO₂氣體的小試管分別倒置在盛有常溫水、熱水和冰水的3只燒杯中，發(fā)現(xiàn)液面上升的高度明顯不一致，結(jié)果如表所示（忽略溫度對氣體體積的影響）：

實驗編號	水溫/℃	液面上升高度
1	25	$\frac{2}{3}$
2	50	不足試管的$\frac{2}{3}$
3	0	液面上升超過實驗1

①根據(jù)上表得出的結(jié)論是溫度越低（填“高”或“低”），進入試管中的溶液越多；
②假設(shè)反應在標準狀況下進行，小試管的容積為VL，將小試管倒立在盛有足量水的水槽中，若溶液溶質(zhì)不擴散，則得到的溶液的物質(zhì)的量濃度是$\frac{1}{22.4}$mol/L，若使液體充滿試管，應該充入氧氣的體積是$\frac{V}{4}$L．

Answer 1

分析 （1）銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，銅在空氣中與水、二氧化碳和氧氣生成銅綠；
（2）將銅絲燒成螺旋狀可增大反應的表面積，結(jié)合壓強差原理檢查氣密性；
（3）①濃硝酸與銅絲接觸反應生成紅棕色二氧化氮氣體；反應停止的操作是銅和濃硝酸分離；
②稀硝酸充滿玻璃管的實驗目是將玻璃管中的NO₂和空氣排出，銅和稀硝酸反應生成硝酸銅一氧化氮和水；
（4）①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析溫度越低進入液體越多；
②NO₂與水反應：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，如NO₂完全反應，則生成NO$\frac{V}{3}$L，進入水的體積為$\frac{2V}{3}$L，如通入氧氣，則發(fā)生4NO₂+O₂+H₂O=4HNO₃，結(jié)合反應計算．

解答 解：（1）銅綠的主要成分為Cu₂（OH）₂CO₃，銅在空氣中與水、二氧化碳和氧氣生成銅綠，反應的方程式為2Cu+CO₂+O₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃，
故答案為：2Cu+CO₂+O₂+H₂O=Cu₂（OH）₂CO₃；
（2）將銅絲燒成螺旋狀可增大反應的表面積，增大反應速率；氣密性檢查是依據(jù)裝置中的氣體壓強變化和液面變化，打開b和a，關(guān)閉分液漏斗的活塞，將左邊導管插入盛水的燒杯中，輕輕拉動注射器活塞，若導管中液面上升則說明氣密性好，
故答案為：增大銅絲與酸的接觸面積，提高化學反應速率；打開b和a，關(guān)閉分液漏斗的活塞，將左邊導管插入盛水的燒杯中，輕輕拉動注射器活塞，若導管中液面上升則說明氣密性好；
（3））①打開止水夾a和b，輕推注射器，使?jié)庀跛崤c銅絲接觸反應生成紅棕色二氧化氮氣體；一段時間后使反應停止的操作是輕輕將注射器活塞向右拉使銅絲和溶液分開，
故答案為：產(chǎn)生紅棕色氣體；輕輕將注射器活塞向右拉使銅絲和溶液分開；
②打開b和分液漏斗活塞，當玻璃管充滿稀硝酸后，關(guān)閉b和分液漏斗活塞，打開a，觀察到有氣泡產(chǎn)生．稀硝酸充滿玻璃管的實驗目是將玻璃管中的NO₂和空氣排出；稀硝酸和銅反應的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
故答案為：將玻璃管中的NO₂和空氣排出；3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）①溫度越低，液體進入試管的越多，故答案為：低；
②NO₂與水反應：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，如NO₂完全反應，則生成NO$\frac{V}{3}$L，進入水的體積為$\frac{2V}{3}$L，生成硝酸的物質(zhì)的量為$\frac{\frac{2V}{3×22.4}mol}{\frac{2V}{3}L}$=$\frac{1}{22.4}$mol/L，
如通入氧氣，則發(fā)生4NO₂+O₂+H₂O=4HNO₃，如NO₂完全反應，則應該充入氧氣的體積是$\frac{V}{4}$L，
故答案為：$\frac{1}{22.4}$；$\frac{V}{4}$L．

點評 本題考查性質(zhì)實驗的設(shè)計，側(cè)重于硝酸性質(zhì)的分析應用，為高頻考點，答題時注意把握裝置圖的結(jié)構(gòu)和反應原理，掌握物質(zhì)性質(zhì)和反應現(xiàn)象是解題關(guān)鍵，題目難度中等．