Question

（2008?開封一模）如圖所示裝置中：a是盛有標準狀況下的空氣（氧氣占

1

5

）和10mL 1.2mol/L硝酸的250mL燒瓶；b是未充氣（實驗開始前內部沒有氣體）放有0.384g銅粉的氣球；c是夾緊了彈簧夾；d中盛有足量的過氧化鈉；e是充有二氧化碳的針銅．整套裝置已經過氣密性檢查合格．
（1）將氣球中的銅粉小心倒入燒瓶中，充分反應后發現銅粉有剩余（設產生的氣體不溶解于溶液中），則可觀察到的現象是

溶液變藍色，燒瓶內氣體由無色繼而變成紅色，氣球脹大

．
（2）欲提高銅與硝酸反應的速率可采用多種不同的措施．若用加入化學試劑法，下列試劑中可以選用的是

D

．
A．蒸餾水   B．無水醋酸鈉  C．銅粉    D．少量硝酸銀溶液
（3）將燒瓶不斷振蕩發現氣球逐漸縮小，反應的化學方程式是

4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 或4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃

，此時氣球是全部在燒瓶外還是一部分進入燒瓶？

有一部分被吸入燒瓶

．
（4）打開彈簧夾c，將二氧化碳推入干燥管內，繼續振蕩燒瓶，使氣體與氣體、溶液充分接觸，欲使所有的銅粉全溶解，至少需要推入二氧化碳

38.4

mL．
（5）將上述過程用一個總的化學方程式表示

2Cu+4HNO₃+O₂=2Cu（NO₃）₂+2H₂O

．

Answer 1

分析：（1）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅和NO，NO可與空氣中的氧氣反應生成紅棕色的NO₂；
（2）加快反應速率的因素：增加硝酸的濃度、升高溫度、形成原電池反應等；
（3）一氧化氮、二氧化氮均可以和氧氣按一定比例被水吸收得到硝酸溶液，n（Cu）=

0.384g

64g/mol

=0.006mol，燒瓶內氣體的體積為250mL-10mL=240mL，其中V（O₂）=

1

5

×240mL=48mL，n（O₂）=

48×10-3L

22.4L/mol

=0.0021mol，氧氣不足；
（4）Cu與硝酸、氧氣反應生成硝酸銅和水，利用2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂、2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O計算；
（5）反應的總方程式為2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O．

解答：解：（1）金屬銅和稀硝酸之間的反應無需加熱，反應生成硝酸銅、NO和水，發生的離子反應為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，生成硝酸銅溶液，則觀察到溶液變藍色，生成NO氣體，NO與氧氣反應生成二氧化氮，燒瓶內氣體由無色繼而變成紅色，氣球變大，即現象有：溶液變藍色，燒瓶內氣體由無色繼而變成紅色，氣球脹大，
故答案為：溶液變藍色，燒瓶內氣體由無色繼而變成紅色，氣球脹大；
（2）A．加入蒸餾水，會將硝酸稀釋反應速率減慢，故A錯誤；
B．醋酸鈉會和硝酸反應生成醋酸，酸由強酸變為弱酸，反應速率減慢，故B錯誤；
C．加入銅粉，固體的量不影響反應速率，故C錯誤；
D．加入AgNO₃溶液（少量），金屬銅會置換出金屬銀，形成的原電池中，金屬銅為負極，加快反應速率，故D正確；
故答案為：D；
（3）一氧化氮、二氧化氮均可以和氧氣按一定比例被水吸收得到硝酸溶液，
n（Cu）=

0.384g

64g/mol

=0.006mol，燒瓶內氣體的體積為250mL-10mL=240mL，其中V（O₂）=

1

5

×240mL=48mL，
n（O₂）=

48×10-3L

22.4L/mol

=0.0021mol，氧氣不足，容器中有NO剩余，且生成的硝酸能繼續與銅反應生成氣體，則氣球一部分進入燒瓶，
故答案為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 或4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃；有一部分被吸入燒瓶；
（4）n（Cu）=

0.384g

64g/mol

=0.006mol，由3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，被硝酸氧化的Cu為

0.01L×1.2mol/L× 1 4 ×3

2

=0.0045mol/L，則被氧氣氧化的Cu為0.006mol-0.0045mol=0.0015mol，
由2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，總反應為2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O可知，2Cu～O₂～2CO₂，n（O₂）=0.003mol×22.4L/mol=0.0672L=67.2mL，a中盛有標況下的空氣（氧氣占五分之一），燒瓶為250mL，則氧氣占（250-10）×0.25=48mL，所以參加反應的氧氣為67.2mL-48mL=19.2mL，V（CO₂）=2×19.2mL=38.4mL，
故答案為：38.4；
（5）由（4）可知反應的總方程式化為2Cu+4HNO₃+O₂=2Cu（NO₃）₂+2H₂O，故答案為：2Cu+4HNO₃+O₂=2Cu（NO₃）₂+2H₂O．

點評：本題考查實驗方案的設計，側重于學生的分析能力、計算能力和實驗能力的考查，明確實驗步驟及物質的性質是解答本題的關鍵，注意（4）利用氧化還原反應進行計算是解答的難點，題目難度大．