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解答题-实验探究题 较难0.4 引用4 组卷771
某化学小组探究铜和稀硝酸的反应:
资料1   铜与浓度低于反应很慢,且放热极少。
(1)实验预测
①铜与稀反应的离子方程式为_______
②小组同学预测铜与稀的反应速率应逐渐减慢,其理论依据是_______
(2)实验实施
实验I:铜丝与反应。
实验装置实验操作实验现象
   在洁净的注射器中装入已活化铜丝2.3g,再用注射器抽取,同时排尽注射器中的空气,关闭注射器止水开关,以保证铜丝与稀反应体系处于无氧环境中。反应较慢阶段A:反应前90min几乎没有现象,90min左右才有很少气泡产生(该气体遇空气变成红棕色),溶液为浅蓝色;反应较快阶段B:之后溶液逐渐变为绿色;最后阶段C:在反应结束前15min左右时,体系溶液为深蓝色。
实验II:探究Cu与稀在无氧环境下反应所得溶液显绿色的原因:

操作及现象


实验序号
取不同阶段的溶液进行实验操作实验现象
阶段A溶液阶段B溶液阶段C溶液
1滴加酸性溶液褪色,滴6滴后溶液不褪色褪色,但滴20滴后溶液仍然褪色褪色,滴10滴后溶液不再褪色
2滴加3%溶液无明显现象少量淡黄色沉淀较多黄色沉淀
3滴加稀溶液无明显现象变蓝色无明显现象
资料2:
i.上述溶液中均不存在-3价的氮;为淡黄色沉淀。
ii.是一种弱酸,
①通过上述实验,证明铜与稀反应过程中可能有生成,理由是_______
②分析阶段B溶液呈绿色的原因_______
③从平衡角度分析实验II中,阶段B溶液中滴加稀硫酸溶液由绿色变蓝的原因_______
④写出铜和稀反应的生成的化学方程式_______
(3)继续探究:
探究铜和稀反应速率变化的原因:小组同学依据实验I的数据,画出铜和稀硝酸反应的速率时间图像为下图:
   
甲同学提出,铜与稀硝酸反应,反应开始较慢(阶段A),后较快(阶段B),可能是因为反应生成的产物有催化作用,并通过实验证明了自己的猜想:甲同学设计的实验方案为_______
(4)反思总结:通过上述实验探究过程,铜和的反应实际过程可能为_______
2023·北京顺义·一模
知识点:离子方程式的书写铜与强氧化性酸的反应化学平衡的移动及其影响因素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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某化学小组探究铜与硝酸反应的快慢及产物。
(1)实验甲:将铜片放入盛有稀的试管中,开始无明显现象,后逐渐有小气泡生成,该气体是_______。在液面上方出现浅红棕色气体,溶液呈蓝色。
(2)实验乙:铜与浓反应,装置、现象如下:
实验装置实验现象
   A中:最初反应较慢,随后加快,反应剧烈,产生红棕色气体,溶液呈绿色;B中:溶液呈淡蓝色。
①A中铜与浓产生红棕色气体的化学方程式是_______
②实验现象“最初反应较慢,随后加快”的原因可能是_______
(3)除上述可能原因外,有文献记载:铜与浓反应一旦发生就变快,是因为开始生成的溶于水形成(弱酸,不稳定,水溶液为淡蓝色),它再和Cu反应,反应就加快。实验探究如下:
Ⅰ.向1 mL浓硝酸中加入几滴30% 溶液、铜片,反应较慢,溶液呈蓝色。
已知:浓硝酸与溶液不反应。
①Ⅰ实验中反应变慢的原因是_______
与水反应的离子方程式是_______
③对分别与Cu反应快慢进行实验探究。
序号实验操作实验现象
取实验乙装置B中溶液,加入一定量固体,再加入铜片立即产生无色气体;液体上方红棕色
取B中溶液,放置一段时间,溶液变为无色后,再加入铜片产生无色气体,较II慢;液面上方呈浅红棕色
a.III中“放置一段时间”的目的是_______
b.实验Ⅱ、Ⅲ得出的实验结论是_______
A.与Cu反应快       B.与Cu反应快
(4)化学小组同学结合实验甲、乙中被还原后的气体产物以及实验Ⅱ的产物,综合上述实验,分析判断甲中反应慢的原因,除了硝酸起始浓度小、反应过程中温度较低外,另一个重要原因是_______
某学习小组探究铜与稀硝酸反应速率变化时,将3.2g铜丝装入注射器(无氧环境)中,再抽取25mL1.35mol·L-1稀硝酸。实验现象:反应开始阶段无明显现象,90min左右才有很少气泡产生,150min左右体系溶液为浅蓝色(反应较慢阶段A),之后逐渐变为绿色(反应较快阶段B),最终溶液呈深蓝色(阶段C)。

(1)铜与稀硝酸反应的离子方程式为____
(2)室温26.6℃,反应过程中最高温度27.8℃;在45℃水浴中重复实验,反应现象变化不大,说明____
(3)为探究铜与1.35mol·L-1稀硝酸在无氧条件下显绿色的原因,分别取A、B、C阶段溶液进行实验。实验操作和现象如表:
序号实验内容A溶液(浅蓝色)B溶液(绿色)C溶液(深蓝色)
1滴加0.001mol·L-1KMnO4溶液褪色,滴入5~6滴后不再褪色褪色,但滴入20滴后仍褪色褪色,滴入10滴后不再褪色
2加热较长时间后再滴加0.001mol·L-1KMnO4溶液不褪色不褪色不褪色
3逐滴滴加稀硫酸无明显现象变蓝色无明显现象
4逐滴滴加NaOH溶液变浅绿色无明显现象变浅绿色
查阅资料表明,硝酸在反应过程中首先生成HNO2,已知HNO2是弱酸(电离方程式HNO2H++NO),遇微热即分解成NO和NO2,NO可与Cu2+生成绿色络合离子Cu(NO2)
①分析可知溶液中颜色浅蓝→绿→深蓝的原因:反应开始时溶液中c(H+)较大,c(Cu2+)较小,溶液呈浅蓝色;
②反应进行过程中,____,且c(Cu2+)增大,与NO结合生成Cu(NO2),溶液呈绿色;(用平衡移动原理解释)
③最后由于____,c(NO)减小,c[Cu(NO2)]减小,而c(Cu2+)较大,溶液呈深蓝色。
(4)在反应体系温度几乎不变的情况下,反应速率先慢后快,推测反应过程中有催化剂生成,并推测HNO2或NO是催化剂,请设计实验验证推测:____。(可供选择的试剂:铜丝、2mol·L-1硝酸、1.35mol·L-1硝酸、NaNO2固体)
(5)可推测反应分为三步进行:Cu+3HNO3=Cu(NO3)2+HNO2+H2O、2HNO2=NO+NO2+H2O和____
某化学兴趣学习小组用实验探究铜与硝酸反应的快慢及产物。
(1)[实验1]将铜片放入盛有稀HNO3的试管中,开始无明显现象,后逐渐有小气泡生成,溶液呈蓝色,在液面上方出现浅红棕色气体的化学方程式为___________
(2)[实验2]铜与浓HNO3反应,装置、现象如下:
实验装置实验现象
A中:最初反应较慢,随后加快,反应剧烈;产生红棕色气体;溶液呈绿色
B中:溶液呈淡蓝色
实验现象“最初反应较慢,随后加快”的原因可能是___________
(3)有文献记载:铜与浓HNO3反应一旦发生就变快,是因为开始生成的NO2溶于水形成HNO2(弱酸,不稳定),它再和Cu反应,反应就加快。设计[实验3]探究如下:
[实验3-1]向1mL浓硝酸中加入几滴30%H2O2溶液、铜片,反应较慢,溶液呈蓝色。
[实验3-2]向1mL浓硝酸中加入几滴30%H2O2溶液,无明显变化。
①[实验2]的B溶液中存在的阴离子有NO___________和极少量的OH-。[实验3-1]中反应变慢的原因是___________
②对比[实验3-1]与[实验3-2]的现象分析,浓硝酸的氧化性比亚硝酸氧化性___________(填“强”或“弱”)。
③对生成HNO2后反应变快的原因进行实验探究。
序号实验操作实验现象
[实验3-3]取[实验2]B中溶液,加入一定量固体,再加入铜片立即产生无色气体;液面上方呈红棕色
[实验3-4]取[实验2]B中溶液,放置一段时间,溶液变为无色后,再加入铜片产生无色气体,较[实验3-3]慢;液面上方呈浅红棕色
[实验3-3]中加入的固体为___________。[实验3-4]中“放置一段时间”的目的是___________
(4)化学小组同学结合[实验1]、[实验2]中HNO3被还原后的气体产物以及[实验3-3]的产物,综合上述实验,分析判断[实验1]中反应慢的原因,除了硝酸起始浓度小、反应过程中温度较低外,另一个重要原因是___________

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