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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9b0a6c15428939414834c004df67176f.svg)
[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:
(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.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e821d2439f053b64682bb44d4857add7.svg)
实验四:乙同学通过以下实验证实了反应过程中
的生成。
(5)结合化学用语,解释实验3产生该现象的原因是___________ 。
[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 |
(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
②金属和浓
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
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 | 反应较慢,溶液变为蓝色 |
2022·北京房山·一模
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某小组探究铜与浓硝酸的反应。
【实验】
(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
和
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:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d90523385557321518f5b5aea686f476.svg)
第二步:
…
第三步:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/15c4e1e329ab4fb83c9de104e3cde501.svg)
【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。
(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_______ 。
【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 |
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
实验1-2:取
(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
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
iv.金属和浓硝酸反应过程中有
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 | 现象 | ||
2-1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 快速反应,异常剧烈,溶液为鲜草绿色 |
2-2 | 1 | 3 | 0 | 0 | 快速反应,异常剧烈,溶液为鲜草绿色 |
2-3 | 1 | 0 | 3 | 0 | 反应较慢,溶液为蓝色,没有绿色出现 |
2-4 | 1 | 0 | 0 | 3 | 反应较慢,溶液为蓝色,没有绿色出现 |
(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:
(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
和
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。
已知:①尿素的化学式为
,其中C的化合价为
价
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:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d90523385557321518f5b5aea686f476.svg)
第二步:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2cd4d1033b4f48294d1f1347c43deabd.svg)
第三步:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/68e68496565dbdea183c6d4b8779cbfe.svg)
(3)补全上述原理的第二步反应:_______ 。
(4)因为发生化学反应:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e24af08d0031ade1a4042c7dea1845a6.svg)
_______ ,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_______ 。
(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
实验1-2:取
(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 | 现象 | ||
2-1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 快速反应,异常剧烈,溶液为鲜草绿色 |
2-2 | 1 | 3 | 0 | 0 | 快速反应,异常剧烈,溶液为鲜草绿色 |
2-3 | 1 | 0 | 3 | 0 | 反应较慢,溶液为蓝色,没有绿色出现 |
2-4 | 1 | 0 | 0 | 3 | 反应较慢,溶液为蓝色,没有绿色出现 |
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
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:
(5)实验3:向一支试管内加入5滴稀
(6)实验2-3和实验2-4分别证明了
(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
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:______ 。
(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
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
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 | ① | ② | ③ | ④ |
饱和Cu(NO3)2溶液体积/mL | 2 | 1 | 0 | 0 |
蒸馏水体积/mL | 0 | 1 | 0 | 1 |
饱和CuSO4溶液体积/mL | 0 | 0 | 2 | 1 |
现象 | 蓝绿色 | 蓝绿色 | 绿色 | 绿色 |
(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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