Question

某小組對Cu與濃HNO₃的反應進行研究。記錄如下：

I．Cu與濃HN03反應的化學方程式是                                     。
II．探究實驗1中溶液A呈綠色而不是藍色的原因。
（1）甲認為溶液呈綠色是由Cu²⁺離子濃度較大引起的。乙根據實驗記錄，認為此觀點不正確，乙的依據是                                         。
（2）乙認為溶液呈綠色是由溶解的NO₂引起的。進行實驗2：先將NO₂通入B中，再鼓入N₂。結果證實假設成立。則以上兩步操作對應的現象分別是               、                。
（3）為深入研究，丙查閱資料，有如下信息：
i．溶有NO₂的、濃HNO₃呈黃色；水或稀HNO₃中通少量NO₂溶液呈無色。
ii．NO₂溶于水，會發生反應2NO₂+H₂O =HNO₃+HNO₂HNO₂是弱酸，只能穩定存在于冷、稀的溶液中，否則易分解。
iii．NO^—₂能與Cu²⁺反應：Cu²⁺（藍色）+4 NO₂^-Cu（NO₂）₄^2-（綠色）
據此，丙進一步假設：
①可能是A中剩余的濃HNO₃溶解了NO₂得到的黃色溶液與Cu（NO₃）₂的藍色溶液混合而形成的綠色；
②可能是A中生成了Cu（NO₂）^2—₄使溶液呈綠色。
丙進行如下實驗：

①亞硝酸分解的化學方程式是                                          。
②請用平衡原理解釋加入稀H₂SO₄后綠色溶液變藍的原因：                           。
（4）根據實驗得出結論：實驗l中溶液A呈綠色的主要原因是                ，請依據實驗現象闡述理由：                                           。

Answer 1

Ⅰ、Cu+4HNO₃(濃)= Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O  （2分）
Ⅱ、(1)溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺）基本相同； （2分）
（2）溶液由藍變綠，（1分） 溶液由綠變藍， （1分） 有紅棕色氣體逸出 （1分）
（3）①3 HNO₂= HNO₃+2NO↑+H₂O （2分）
②加入稀硫酸 ，抑制HNO₂的電離，并使HNO₂分解，降低c(NO₂^-),造成Cu²⁺+4 NO₂^-Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反應方向移動，綠色變藍色； （2分）
（4）A中剩余濃硝酸溶解了NO₂得到黃色溶液與Cu(NO₃)₂藍色溶液混合而形成的綠色；（2分）
實驗4中加稀硫酸，溶液變為藍色，說明酸性較強的A溶液中NO₂^-不能大量存在，因此，A溶液中綠色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺和NO₂^-反應生成Cu（NO₂）₄^2-不是使溶液呈綠色的主要原因。（2分）

試題分析：Ⅰ、Cu與濃HN03反應的化學方程式是Cu+4HNO₃(濃)= Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O；
Ⅱ、（1）銅片完全溶解后，溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺）基本相同；
（2）乙認為溶液呈綠色是由溶解的NO₂引起的，當將NO₂通入B中時溶液應由藍變綠，再通入氮氣，紅棕色二氧化氮氣體逸出，溶液又由綠變回藍色；
（3）①HNO₂中氮元素為+3價，分解時應發生歧化反應，化學方程式為3HNO₂=HNO₃+2NO↑+H₂O
②從化學平衡移動角度分析。HNO₂是弱酸，只能穩定存在于冷、稀的溶液中，否則易分解。加入稀硫酸 ，抑制HNO₂的電離，并促使HNO₂分解，降低c(NO₂^-),造成Cu²⁺+4 NO₂^-Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反應方向移動，綠色變藍色；
(4)由實驗3得溶液呈綠色的主要原因是A中剩余濃硝酸溶解了NO₂得到黃色溶液與Cu(NO₃)₂藍色溶液混合而形成的綠色；實驗4中加稀硫酸，溶液變為藍色，說明酸性較強的A溶液中NO₂^-不能大量存在，因此，A溶液中綠色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺和NO₂^-反應生成Cu（NO₂）₄^2-不是使溶液呈綠色的主要原因。