Question

課外活動小組用注射器作反應器，對銅與稀HNO₃反應的實驗進行了創新設計，根據實驗操作完成有關問題（假定實驗在標準狀況下進行，空氣中N₂與O₂的體積比為4∶1）。

（1）如圖是一支規格為50 mL的注射器（活塞與針筒間的潤滑性良好），拔出針頭，加入48 mg銅片，然后在安針頭處套上軟膠管。

（2）先抽取10 mol·L^-1的稀HNO₃，并立即排至廢液缸中，目的是______________________。

（3）再抽取10 mL 6 mol·L^-1的稀HNO₃，把彈簧夾夾在軟膠管上，反應開始時緩慢，后逐漸加快。預期在注射器中可觀察到哪些現象？請依次寫出。

（4）反應完畢后，打開止水夾，立即將活塞拉至36.2 mL處，夾好彈簧夾，觀察到___________，輕搖注射器幾下，靜置片刻又觀察到_________________________；重復以上操作幾次，至針筒內最后無NO為止。針筒內溶液中c（）為___________，c（H⁺）為___________。

（5）該實驗最顯著的優點是_________________________________________________。

Answer 1

操作（2）是為了排凈注射器內殘留的少量空氣。

（3）由銅與稀硝酸反應知：①銅片表面有氣泡逸出，針筒內聚集無色氣體；②溶液由無色變為藍色，再由銅與硝酸的物質的量判斷硝酸過量；③銅片全部溶解，最后通過計算48 mg銅片完全反應產生難溶于水的NO 11.2 mL；④活塞自動移動到刻度11.2 mL處。

（4）NO被吸入的空氣氧化為紅棕色的NO₂；紅棕色的NO₂與水反應又變為無色；已知3O₂+4NO+2H₂O4HNO₃，氣體體積共減少7 mL（15 mL空氣中的3 mL O₂和4 mL NO），活塞由36.2 mL處慢慢移到29.2 mL處；從結果看,濃度應守恒,仍為6 mol·L^-1；依總反應:2Cu+O₂+4H⁺2Cu²⁺+2H₂O可計算得H⁺濃度為5.85 mol·L^-1。

（5）無污染。