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解答题-实验探究题 较难0.4 引用3 组卷714
某实验小组在研究硝酸与铜的反应时,发现稀硝酸和铜反应后的混合液为蓝色,而浓硝酸和铜反应后的混合液为绿色,为此对产生绿色的原因开展探究。按要求完成下列问题:
[猜想假设]
(1)假设1:___________
假设2:硝酸铜溶液中溶解了
[实验操作及现象分析]
实验一:向蒸馏水中不断加入硝酸铜晶体,最终配成饱和溶液。配制过程中溶液颜色始终是蓝色,未见绿色出现。
甲同学根据实验一的现象证明了假设1不成立,请补全假设。
实验二:
(2)甲同学在实验一的基础上继续开展了实验二,并初步验证了假设2成立,他的实验操作及现象是___________
乙同学认为假设2不严谨,用以下实验对假设2进行了深入探究:
实验三:
操作及试剂现象
向浓硝酸和铜反应后的混合液中通入大量红棕色气体放出,短时间内溶液仍保持绿色。长时间后变成蓝色
(3)结合实验三,乙同学认为假设2不严谨的证据是___________
(4)乙同学查阅资料发现:
①铜与浓硝酸反应后溶液呈现绿色是由于(或)与铜离子作用的结果。
②金属和浓的反应一旦发生后速率不断加快。原因是过程中有生成。如和浓反应,开始生成的溶于水形成,它再和反应,速率就大大加快。
请依据资料完成以下离子反应方程式。
i.___________
ii.___________
iii.
实验四:乙同学通过以下实验证实了反应过程中的生成。
实验操作现象
1向试管a中加入lmL浓硝酸,再插入铜丝快速产生红棕色气体,溶液变为绿色
2向试管b中加入1mL浓硝酸,3滴蒸馏水,再插入铜丝快速产生红棕色气体溶液变为绿色
3向试管c中加入1mL浓硝酸,3滴,再插入铜丝反应较慢,溶液变为蓝色
(5)结合化学用语,解释实验3产生该现象的原因是___________
2022·北京房山·一模
知识点:离子方程式的书写氧化还原反应方程式的配平铜与强氧化性酸的反应综合实验设计与评价 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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某小组探究铜与浓硝酸的反应。
【实验】
实验装置(夹特仪器略)实验现象
   铜片溶解,最初反应较慢,随后加快,有大量红棕色气体放出,反应后试管中溶液呈现鲜草绿色
(1)铜与浓硝酸反应的化学方程式是_______,氢氧化钠溶液的作用是_______
小组同学继续探究溶液呈鲜草绿色的原因。
甲同学提出猜想:因为气体溶解后,溶液颜色和气体颜色叠加形成鲜草绿色,设计实1-1及1-2进行验证。
实验1-1:取反应后混合液于一支试管内,按一定的气体流速将混合气体通入,有大量红棕色气体逸出,约后溶液转为蓝色。
实验1-2:取反应后混合液于另一支试管内,按与实验1-1中相同的气体流速将空气通入,有大量红棕色气体逸出,约后溶液转为蓝色
(2)乙同学根据以上2个实验的现象证明甲同学的猜想不成立,依据的现象是_______
【查阅资料】
i.铜与浓硝酸反应,开始生成的溶于水生成与Cu2+反应生成绿色的化合物;
ii.一定条件下,Cu2+既可以表现氧化性,又可以表现还原性;
iii.尿素具有温和的抗氧化性;
iv.金属和浓硝酸反应过程中有生成,可大大加快金属与浓硝酸反应的速率。
其原理为:
第一步:
第二步:
第三步:
【设计实验】
分别向四支试管内依次加入下列试剂后,同时插入铜丝并记录实验现象。
编号浓硝酸蒸馏水/滴/滴尿素溶液/滴现象
2-11000快速反应,异常剧烈,溶液为鲜草绿色
2-21300快速反应,异常剧烈,溶液为鲜草绿色
2-31030反应较慢,溶液为蓝色,没有绿色出现
2-41003反应较慢,溶液为蓝色,没有绿色出现
(3)补全iv中原理的第二步反应:_______
(4)实验2-3中没有绿色出现的原因是_______
(5)因为发生化学反应:_______,因此实验2-4中反应速率较慢。
(6)解释实验1-1和1-2的现象差异原因_______
铜片与浓硝酸反应后溶液呈现鲜草绿色,小组同学探究其成因。
(1)铜片溶解的化学方程式为_______
【初步实验】
甲同学提出猜想:仅仅是因为气体溶解后,溶液颜色和气体颜色叠加形成鲜草绿色,进行实验1-1及1-2予以验证。
实验1-1:取反应后混合液于一支试管内,按一定的气体流速将混合气体通入,有大量红棕色气体逸出,约后溶液转为蓝色。
实验1-2:取反应后混合液于另一支试管内,按与实验1-1中相同的气体流速将空气通入,有大量红棕色气体逸出,约后溶液转为蓝色。
(2)乙同学根据以上2个实验现象证明甲同学猜想不成立,理由是_______
【深入研究】
分别向四支试管内依次加入下列试剂后,同时插入铜丝并记录实验现象,如下表。
编号浓硝酸/蒸馏水/滴/滴尿素溶液/滴现象
2-11000快速反应,异常剧烈,溶液为鲜草绿色
2-21300快速反应,异常剧烈,溶液为鲜草绿色
2-31030反应较慢,溶液为蓝色,没有绿色出现
2-41003反应较慢,溶液为蓝色,没有绿色出现
已知:①尿素的化学式为,其中C的化合价为
②该条件下,浓硝酸与尿素溶液不反应
③金属和浓硝酸反应过程中有生成,可大大加快金属与浓硝酸反应的速率。其原理为:
第一步:
第二步:
第三步:
(3)补全上述原理的第二步反应:_______
(4)因为发生化学反应:_______,因此实验2-4中反应速率较慢。上述实验可以说明反应过程中的对反应速率有一定影响。丙同学设计实验3,能证明反应混合液的鲜草绿色也与也有关。
(5)实验3:向一支试管内加入5滴稀,加入溶液振荡后再滴加溶液,现象是_______
(6)实验2-3和实验2-4分别证明了具有_______性、_______性,这与其核心元素化合价密切相关。
(7)解释实验1-1和1-2的现象差异_______
某研究性学习小组在做Cu 和浓HNO3、稀HNO3反应时,发现生成溶液的颜色有差别。Cu和浓HNO3反应后的溶液为鲜艳草绿色,而Cu和稀HNO3反应溶液为蓝色。
(1)写出Cu和浓HNO3反应的化学方程式:______
(2)该研究性小组成员对反应后生成的溶液颜色差别进行了实验探究。
甲同学认为:绿色是硝酸铜溶液浓度较大引起的,即Cu(NO3)2浓溶液显绿色,Cu(NO3)2稀溶液显蓝色。
乙同学认为:绿色是NO2溶于Cu2+溶液引起的。
①甲同学用Cu(NO3)2晶体配制成稀溶液,溶液为浅蓝色,随着Cu(NO3)2固体的加入,最终配成饱和溶液,颜色逐渐变深,但始终是蓝色。该现象可证明甲同学推测______(填“合理”或“不合理”)。
②乙同学将Cu与浓HNO3反应后的绿色溶液稍微加热,放出大量红棕色气体,溶液变为______色,证明乙同学推测可能成立。
③乙同学设计实验进一步探究,向不同浓度的铜盐溶液中通入NO2气体,实验数据和实验现象如下表:
不同浓度铜盐溶液中通入NO2气体的现象
实验编号
饱和Cu(NO3)2溶液体积/mL2100
蒸馏水体积/mL0101
饱和CuSO4溶液体积/mL0021
现象蓝绿色蓝绿色绿色绿色
对比实验1和2,或对比实验3和4,可以得到结论______。对比铜与浓硝酸的反应,生成的部分NO2 也会溶入溶液,使溶液呈现绿色。说明“反应混合液”呈绿色确实与NO2气体溶解有关。
(3)丙同学查阅文献:浓硝酸和铜的反应因为有亚硝酸(HNO2)生成,进而可以和Cu2+ 结合成亚硝酸化合物,而铜的亚硝酸化合物是绿色的。
①丙同学设计实验验证生成了亚硝酸(HNO2),取一支试管加入浓硝酸1 mL,插入铜丝后,快速反应,有红棕色气体放出,溶液为绿色;然后加入3滴30%的H2O2溶液,振荡后溶液变为蓝色。分析原因是H2O2和反应过程中生成的HNO2发生了氧化还原反应,写出H2O2和HNO2反应的化学方程式:______
②丙同学继续设计实验验证。取1 mol/LCu(NO3)2溶液2 mL,加入1 mol/L的NaNO2溶液3滴,观察溶液变为绿色,再加入3滴30%H2O2和1滴浓硝酸。溶液很快由绿色变为蓝色。由此可以得到Cu和浓HNO3反应后的溶液为绿色的原因是:______

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