Question

鹽酸、硫酸、硝酸是中學階段常見的三種強酸．現就三大強酸與金屬銅的反應回答問題：
（1）我們知道，稀鹽酸與Cu不反應，但在稀鹽酸中加入H₂O₂后，則可使銅順利溶解，該反應的化學反應方程式為    ．
（2）在一定體積的18mol/L的濃硫酸中加入過量銅片，加熱使之反應，被還原的硫酸為0.9mol．則濃硫酸的實際體積    （填“大于”“等于”或“小于”）100mL，你認為其主要原因是    ．
（3）甲同學取一定量的銅與濃硝酸反應，發現有紅棕色的氣體生成，甲同學認為紅棕色的氣體一定是NO₂，但是測量該實驗產生的紅棕色氣體的摩爾質量，發現并不等于46g/mol．請結合化學反應方程式分析所有可能的原因    ．
（4）分別將等質量的銅片與等體積均過量的濃硝酸、稀硝酸反應，所得到的溶液前者呈綠色，后者呈藍色，對于前者呈綠色的原因甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分數較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體．同學們分別設計了以下4個實驗來判斷兩種看法是否正確．這些方案中可行的是（選填序號）   
①加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
②加水稀釋綠色溶液，觀察顏色變化
③向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化
④向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，觀察顏色．

Answer 1

【答案】分析：（1）銅和雙氧水、鹽酸反應生成氯化銅、水；
（2）銅和濃硫酸反應但和稀硫酸不反應；
（3）濃硝酸和銅反應生成二氧化氮，但稀硝酸和銅反應生成一氧化氮；二氧化氮能自身發生反應生成四氧化二氮；
（4）根據改變溶液中硝酸銅的質量分數或溶解氣體的濃度是否影響溶液的顏色來判斷．
解答：解：（1）銅和雙氧水、鹽酸反應生成氯化銅和水，反應方程式為H₂O₂+Cu+2HCl=CuCl₂+2H₂O，
故答案為：H₂O₂+Cu+2HCl=CuCl₂+2H₂O；
（2）濃硫酸和銅反應生成二氧化硫，稀硫酸和銅不反應，所以被還原的硫酸為0.9mol．則濃硫酸的實際體積大于100mL，
故答案為：大于；隨著反應的進行，濃硫酸變成稀硫酸，Cu和稀硫酸不反應；
（3）隨著反應的進行，濃硝酸變成稀硝酸，稀硝酸和銅反應生成一氧化氮不是二氧化氮，且生成的二氧化氮自身能發生反應生成四氧化二氮，導致測量該實驗產生的紅棕色氣體的摩爾質量不等于46g/mol，
故答案為：硝酸由濃變稀，發生反應3Cu+8HNO₃=3Cu （NO₃）₂+2NO+4H₂O，同時存在反應2NO₂?N₂O₄；
（4）要證明是Cu（NO₃）₂濃度過低或是溶解了NO₂導致裝置中溶液呈綠色，一是可設計將溶解的NO₂趕走（①③方案）再觀察顏色變化．二是增加溶液中Cu（NO₃）₂溶液的濃度（④方案）觀察反應后的顏色變化，故答案為：①③④．
點評：本題考查了銅和硝酸的反應實驗，難點是（4）題，會設計實驗驗證是Cu（NO₃）₂濃度過低或是溶解了NO₂導致裝置中溶液呈綠色，設計實驗是高考的熱點，也是學習的難點．