Question

15．化學小組同學對酸的性質很感興趣，向老師提出研究硝酸的性質，老師高興答應并帶領同學們進行了硝酸性質的實驗探究．
【實驗設計】將石蕊試液滴入稀硝酸中，預計石蕊試液由紫色變紅色．
【實驗驗證】同學們按上述設計做了實驗，卻發(fā)現(xiàn)石蕊變色后一會兒即褪去，Zn片投入稀HNO₃后，溶液中冒出氣泡，產生無色氣體A，在試管口氣體A變成紅棕色有刺激性氣味的氣體B．
【提出問題】（1）石蕊試液變色后為何會褪色？
（2）上述產生的無色氣體是什么？硝酸具有哪些特性？
【查閱資料】看到如此異常的現(xiàn)象，在老師的指導下，同學們上網查到了下列資料：
（1）硝酸可與Zn、Cu等多種金屬反應生成相應的硝酸鹽，但不生成H₂．
（2）氮元素某些氣態(tài)物質的物理性質

	NH3	N2	NO	NO2
顏色	無色	無色	無色	紅棕色
溶解性	極易溶于水	不溶于水	不溶于水	可溶于水或硝酸

【猜想與分析】
（1）小明同學認為石蕊變色后又褪色的原因是由于試管不干凈，含有其他雜質造成的，要證明小明的觀點，應進行的操作是取少量稀HNO₃于干凈的試管中，滴入石蕊試液．觀察實驗現(xiàn)象（或用干凈的試管重復上述實驗．
（2）大家一致認同了紅棕色氣體B是NO₂，但對于無色氣體A及變化的原因有不同的看法：
①小麗同學認為A是NH₃，但遭到大家的一致反對，原因是NH₃極易溶于水，大多數氣體會溶解在稀HNO₃中．且在常溫下NH₃不易被氧化成NO；
②小強同學認為A是N₂，也遭到大家的一致反對，原因是N₂的化學性質比較穩(wěn)定，常溫下，N₂在空氣中不能氧化成NO；
③經討論，最終大家獲得了A是NO的共識．NO遇氧變成NO₂的化學方程式為2NO+O₂=2NO₂．
【實驗探究】小紅同學對硝酸能與Cu反應很感興趣，便取了一小塊銅片投入稀HNO₃中，發(fā)現(xiàn)Cu溶解，也出現(xiàn)上述Zn與稀HNO₃反應的類似現(xiàn)象，確證生成了NO，并在老師的幫助下，測出恰好反應的Cu和HNO₃的質量比為8：21，由此獲得了Cu與稀HNO₃的反應方程式為3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O．
【交流與反思】根據探究結果，請你解釋稀HCl跟銅不反應而稀HNO₃卻能跟銅反應的原因銅不與稀HCl發(fā)生置換反應，是因為銅的金屬活動性弱于氫．而稀HNO₃具有強的氧化性，能與Cu發(fā)生氧化還原反應，生成NO等．

Answer 1

分析 【實驗設計】（1）依據石蕊遇酸性溶液的變色情況進行分析；
【猜想與分析】（1）設計一個干凈的試管進行對比試驗即可；
（2）①依據氨氣極易溶于水，且不易被氧化分析判斷；
②依據氮氣化學性質很穩(wěn)定分析判斷；
③依據題干中的信息對化學方程式進行書寫即可；
【實驗探究】利用信息確定反應物與生成物，依據Cu和HNO₃的質量比確定化學方程式中兩者的化學計量數，并書寫相關的方程式；
【交流與反思】依據銅的金屬活動性以及硝酸的強氧化性對問題進行分析探討；

解答 ：【實驗設計】（1）石蕊遇酸性溶液會變紅，稀硝酸溶液呈酸性所以石蕊會變紅；
（2）H₂是氫氣的化學式；
【猜想與分析】（1）設計一個干凈的試管進行對比試驗，從而確定是否是雜質影響了溶液顏色的變化，其操作為：取少量稀HNO₃于干凈的試管中，滴入石蕊試液．觀察實驗現(xiàn)象（或用干凈的試管重復上述實驗）；
（2）依據氮元素某些氣態(tài)物質的物理性質可知：
①氨氣極易溶于水，且不易被氧化，所以該氣體不可能是氨氣；
②由于氮氣化學性質很穩(wěn)定，所以常溫下N₂在空氣中不能直接被氧化成NO₂；
③依據題干中的信息可知該反應的反應物是一氧化氮和氧氣產物是二氧化氮，其方程式為：2NO+O₂=2NO₂．
【實驗探究】由題干信息可知反應物是銅與硝酸與生成物是硝酸銅一氧化氮和水，設該方程式中銅與硝酸的化學計量數分別為x、y，則有$\frac{64x}{63y}=\frac{8}{21}$$\frac{x}{y}=\frac{3}{8}$，據此的此反應的方程是3Cu+8HNO₃=3Cu （NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
【交流與反思】依據銅的金屬活動性可知銅的活動性在氫后，所以不會與鹽酸反應生成氫氣，但由于硝酸具有強氧化性，所以能與銅反應生成一氧化氮等物質；
答案：
【實驗設計】紅；
【猜想與分析】
（1）取少量稀HNO₃于干凈的試管中，滴入石蕊試液．觀察實驗現(xiàn)象（或用干凈的試管重復上述實驗）；
（2）①NH₃極易溶于水，大多數氣體會溶解在稀HNO₃中．且在常溫下NH₃不易被氧化成NO；
②N₂的化學性質比較穩(wěn)定，常溫下，N₂在空氣中不能氧化成NO
③2NO+O₂=2NO₂
【實驗探究】3Cu+8HNO₃=3Cu （NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
【交流與反思】銅不與稀HCl發(fā)生置換反應，是因為銅的金屬活動性弱于氫．而稀HNO₃具有強的氧化性，能與Cu發(fā)生氧化還原反應，生成NO等．

點評 此題是一道實驗探究題，實驗探究題的常見模式一般是由題干提供新信息，然后利用這些新信息以及所學的知識對問題進行處理，從而訓練學生獲取信息并處理問題的能力．