Question

12．某同學設計下列實驗，來研究硫酸和硝酸的性質．

實驗一：在一支試管中放入一塊很小的銅片，再加入2mL濃硫酸，然后把試管固定在鐵架臺上．把一小條蘸有品紅溶液的濾紙放入帶有單孔橡皮塞的玻璃管中．塞緊試管口，在玻璃管口處纏放一團蘸有Na₂CO₃溶液的棉花．給試管加熱，觀察現象．當試管中的液體逐漸透明時，停止加熱．待試管中的液體冷卻后，將試管中的液體慢慢倒入另一支盛有少量水的試管中，觀察現象．
回答下列問題：
（1）a處反應的化學方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，計算放出112mL氣體（標準狀況），轉移電子的物質的量為0.01mol．
（2）試管中的液體反應一段時間后，b處濾紙條的變化為蘸有品紅溶液的濾紙條褪色．
待試管中反應停止后，給玻璃管放有蘸過品紅溶液的濾紙?zhí)幬⑽⒓訜幔瑸V紙條的變化為濾紙變紅．
實驗二：為了證明銅與稀硝酸反應產生一氧化氮，某同學設計了一個實驗，其裝置如圖2所示（加熱裝置和固定裝置均已略去）．A為注射器，B為兩端長短不等的U形管，C是裝有NaOH溶液的燒杯，D處是繞成螺旋狀的銅絲，K₁、K₂是止水夾．
（1）實驗時，為在D處收集到NO，以便觀察顏色，必須事先在A中吸入一定量的空氣．然后關閉K₁（“關閉”或“打開”），從U形管左端注入稀硝酸．
（2）然后給裝置B微微加熱，在裝置D處產生無色氣體，其反應的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（3）如何證明D處聚集的是NO而不是H₂？打開止水夾K₁，把注射器中的空氣壓入U形管中，若觀察到D處氣體變紅棕色，則證明收集的是NO，而不是H₂．
（4）實驗現象觀察完畢，關閉止水夾K₁，打開止水夾K₂，在重力作用下，U形管右端的紅棕色混合氣體被酸液壓入NaOH溶液中吸收，消除了環(huán)境污染．

Answer 1

分析 實驗一：（1）銅和濃硫酸在加熱條件下能發(fā)生反應，生成硫酸銅和二氧化硫、水；結合反應方程式計算出轉移的電子的物質的量；
（2）二氧化硫能使品紅溶液褪色，但二氧化硫的漂白性不穩(wěn)定，加熱時會恢復原來的顏色；
實驗二：（1）在A中吸入一定量的空氣，然后關閉K₁，打開止水夾 K₂，使銅與稀硝酸反應生成的一氧化氮進入集氣瓶；若U形管右端稀硝酸接觸膠塞時，U形管中空氣已被排凈；
（2）稀硝酸與銅反應生成硝酸銅和NO和水，據此寫出反應的離子方程式；
（3）NO為無色，用到空氣后一氧化氮與氧氣反應生成紅棕色的二氧化氮，據此可檢驗NO．

解答 解：實驗一：（1）濃硫酸具有強氧化性，能和銅反應，被銅還原為二氧化硫，所以產物有生成的硫酸銅、二氧化硫和水；書寫化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
標況下112mL二氧化硫的物質的量為：$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，生成0.005mol二氧化硫轉移的電子為：0.005mol×（6-4）=0.01mol；
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；0.01 mol；
（2）二氧化硫能和有色物質生成無色物質，二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以二氧化硫具有漂白性；但生成的無色物質不穩(wěn)定，加熱時會恢復原來的顏色；
故答案為：蘸有品紅溶液的濾紙條褪色；濾紙變紅；
實驗二：（1）在A中吸入一定量的空氣，然后關閉K₁，打開止水夾K₂，使銅與稀硝酸反應生成的一氧化氮進入集氣瓶，當U形管右端稀硝酸接觸膠塞時，可以確定U形管中空氣已被趕盡，
故答案為：關閉；
（2）稀硝酸與銅反應生成硝酸銅和NO，反應的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）B中硝酸和銅反應生成NO，易與氧氣反應，則將A中空氣壓入B中，會有紅棕色氣體生成，如果觀察到紅棕色，則說明生成NO而不是氫氣，
故答案為：打開止水夾K₁，把注射器中的空氣壓入U形管中，若觀察到D處氣體變紅棕色，則證明收集的是NO，而不是H₂．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計，題目難度中等，熟練掌握濃硫酸、濃硝酸的化學性質為解答關鍵，明確性質實驗方案的設計與評價原則，試題涉及知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及化學實驗能力．