Question

15．硝酸铜为蓝色固体，溶于水可得蓝色溶液．某实验小组同学用图1装置加热硝酸铜，发现固体由蓝色逐渐变黑，同时产生红棕色有刺激性气味的气体，带火星的木条复燃．
【提出问题】硝酸铜在加热条件下到底发生了怎样的反应？
【查阅资料】
①氧化铜和稀硫酸反应的化学方程式：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O
②含氮化合物中，只有NO₂是红棕色、有刺激性气味的气体．
③NO₂有助燃性，能使带火星的木条复燃
【猜想假设】
Cu（NO₃）₂受热分解除了生成NO₂，还可能生成了CuO和O₂．
【进行实验】

实验操作	实验现象	实验结论
步骤Ⅰ：将反应后试管中的固体加水充分溶解， 过滤，洗涤，向滤渣中加入足量稀硫酸，加热	固体全部溶解，得到蓝色溶液	硝酸铜分解生成了氧化铜．
步骤Ⅱ：在图1的试管和集气瓶之间连图2所示的装置，重新进行加热硝酸铜的实验	集气瓶中气体为无色，带火星木条复燃	硝酸铜分解生成了氧气

步骤Ⅱ是同学们查阅了新的资料后设计完成的．该资料是关于NO₂沸点方面的性质信息．
【获得结论】根据实验结果，Cu（NO₃）₂受热分解的化学方程式为2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑．
【反思与评价】
已知相同状况下，气体的体积比等于其分子个数比．据此，同学们认为，即使没有资料③，依据实验结论和“加热硝酸铜产生的气体能使带火星的木条复燃”的实验现象，也能推出NO₂可能具有助燃性．理由是硝酸铜分解生成的气体中NO₂与O₂的体积比为4：1，O₂所占的体积分数与空气中O₂的体积分数相同，分解生成气体能使带火星木条复燃而空气不能，说明NO₂有助燃性．

Answer 1

分析 【猜想假设】根据质量守恒定律和资料推测Cu（NO₃）₂受热分解除了生成NO₂；
【进行实验】因为氧化铜难溶于水，可以通过溶解，过滤，洗涤的方式与可溶性物质进行分离．而后加热稀硫酸，稀硫酸与氧化铜反应生成硫酸铜，得到蓝色溶液；NO₂气体易液化，通过含冰制冷剂能将其液化；从而与其他气体分离，剩余的气体仍可以使带火星木条复燃，说明Cu（NO₃）₂受热分解还生成了氧气；
【获得结论】根据实验结果，Cu（NO₃）₂受热分解生成CuO、NO₂、O₂，故可书写化学方程式；
【反思与评价】通过化学反应，硝酸铜分解生成的气体中NO₂与O₂的体积比为4：1，O₂所占的体积分数与空气中O₂的体积分数相同，分解生成气体能使带火星木条复燃而空气不能，说明NO₂有助燃性；

解答 解：
【猜想假设】根据“加热硝酸铜，发现固体由蓝色逐渐变黑，同时产生红棕色有刺激性气味的气体，带火星的木条复燃”、“②含氮化合物中，只有NO₂是红棕色、有刺激性气味的气体．③NO₂有助燃性，能使带火星的木条复燃”和质量守恒定律，推测Cu（NO₃）₂受热分解除了生成NO₂；
【进行实验】因为氧化铜难溶于水，可以通过溶解，过滤，洗涤的方式与可溶性物质进行分离．而后加热稀硫酸，稀硫酸与氧化铜反应生成硫酸铜，得到蓝色溶液，其化学方程式为CuO+H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O；NO₂气体易液化，通过含冰制冷剂能将其液化；从而与其他气体分离，剩余的气体仍可以使带火星木条复燃，说明Cu（NO₃）₂受热分解还生成了氧气；
【获得结论】根据实验结果，Cu（NO₃）₂受热分解生成CuO、NO₂、O₂，故可书写化学方程式2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑；
【反思与评价】通过化学反应，硝酸铜分解生成的气体中NO₂与O₂的体积比为4：1，O₂所占的体积分数与空气中O₂的体积分数相同，分解生成气体能使带火星木条复燃而空气不能，说明NO₂有助燃性；
故答案为：
[猜想假设]NO₂；[进行实验]①过滤，洗涤，向滤渣中加入足量稀硫酸；
②NO₂的沸点（或低温下NO₂能否反应生成液态或固态物质）；
[获得结论]2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑；
[分析及反思]硝酸铜分解生成的气体中NO₂与O₂的体积比为4：1，O₂所占的体积分数与空气中O₂的体积分数相同，分解生成气体能使带火星木条复燃而空气不能，说明NO₂有助燃性．

点评 本题考查了化学方程式的书写，又考查了同学们实验方案的设计，难度较大，注意根据实验目的设计实验方案．