Question

【題目】如圖為銅與稀硝酸反應的有關性質實驗（洗耳球：一種橡膠為材質的工具儀器，可擠壓）。

實驗步驟如下：

①按照如圖裝置連接好儀器，關閉所有止水夾。檢查裝置的氣密性。

②在裝置A中的燒杯中加入30%的氫氧化鈉溶液。在裝置C的U型管中加入4.0mol·L-1的硝酸，排除U型管左端管內空氣。

③塞緊連接銅絲的膠塞，打開止水夾K1，反應進行一段時間。

④進行適當的操作，使裝置C中產生的氣體進入裝置B的廣口瓶中，氣體變為紅棕色。氣體進入燒杯中與氫氧化鈉溶液反應。

回答下列問題：

（1）裝置C中發生反應的離子方程式為__。反應后的溶液呈藍色，其原因是銅離子和水分子形成了水合銅離子，1mol水合銅離子中含有σ鍵數目為12NA，該水合銅離子的化學式為__。

（2）裝置A上面的導管口末端也可以連接__來代替干燥管，實現同樣作用。

（3）加入稀硝酸，排除U型管左端管內空氣的操作是__。

（4）步驟④中“使裝置C中產生的氣體進入裝置B的廣口瓶中”的操作是打開止水夾__（填寫序號），并用洗耳球在U型管右端導管口擠壓空氣進入。

（5）步驟④中使“氣體進入燒杯中與氫氧化鈉溶液反應”的操作是__，尾氣中主要含有NO2和空氣，與NaOH溶液反應只生成一種鹽，則離子方程式為有__。

（6）某同學發現，本實驗結束后硝酸還有很多剩余，請你改進實驗，使能達到預期實驗目的，反應結束后硝酸的剩余量盡可能較少，你的改進是__。

Answer 1

【答案】3Cu+2NO+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O [Cu(H2O)4]2+ 倒置的漏斗 加入硝酸時，不斷向左端傾斜U型管 K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可） 打開止水夾K4，關閉止水夾K2，并將洗耳球尖嘴插在止水夾K3處的導管上，打開止水夾K3擠壓洗耳球 4NO2+O2+4OH-=4NO+2H2O 取少量的稀硝酸和四氯化碳注入U型管中

【解析】

按照如圖裝置連接好儀器，關閉所有止水夾，檢查裝置的氣密性，在裝置A中的燒杯中加入30%的氫氧化鈉溶液，連接好銅絲，在裝置C的U型管中加入4.0 mol/L的硝酸，排除U型管左端管內空氣，將銅絲向下移動，在硝酸與銅絲接觸時可以看到螺旋狀銅絲與稀硝酸反應產生氣泡，此時打開止水夾K1，U型管左端有無色氣體產生，硝酸左邊液面下降與銅絲脫離接觸，反應停止；應打開打開止水夾K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可），使裝置C中產生的氣體進入裝置B的廣口瓶中，氣體變為紅棕色，氣體進入燒杯中與氫氧化鈉溶液反應進行尾氣的處理。

(1)裝置C中銅與硝酸反應，化學方程式為：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，其離子方程式為：3Cu+2NO+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；水分子可以作為配體與銅離子形成水合銅離子，配位鍵是一種特殊的共價鍵，所以1mol水合銅離子中含有σ鍵數目為12NA，該水合銅離子的化學式為：[Cu(H2O)4]2+，故答案為：3Cu+2NO+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；[Cu(H2O)4]2+；

(2)裝置A上面的導管口末端也可以連接倒置的漏斗來代替干燥管，其作用都是防止倒吸，故答案為：倒置的漏斗；

(3)加入稀硝酸，不斷向左端傾斜U型管以排除U型管左端管內空氣，故答案為：加入硝酸時，不斷向左端傾斜U型管；

(4) 要使裝置C中產生的氣體進入裝置B的廣口瓶中，應打開止水夾K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可），故答案為：K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可）；

(5) 在尾氣處理階段，使B中廣口瓶內氣體進入燒杯中，同時需要讓氮氧化物進人氫氧化鈉溶液中，所以打開止水夾K4，關閉止水夾K2，并將洗耳球尖嘴插在止水夾K3處的導管上，打開止水夾K3擠壓洗耳球；NO2、氧氣與NaOH溶液反應只生成硝酸鈉和水，離子方程式為：4NO2+O2+4OH-=4NO+2H2O，故答案為：打開止水夾K4，關閉止水夾K2，并將洗耳球尖嘴插在止水夾K3處的導管上，打開止水夾K3擠壓洗耳球；4NO2+O2+4OH-=4NO+2H2O；

(6)底部加入四氯化碳，其密度比水大，且難溶于水，取少量的稀硝酸和四氯化碳注入U型管中，二者不互溶，可填充U型管的空間，且不改變硝酸的濃度，保證了硝酸與銅的反應，同時反應后通過分液即可分離，使能達到預期實驗目的，反應結束后硝酸的剩余量盡可能較少，故答案為：取少量的稀硝酸和四氯化碳注入U型管中。