Question

（2008?开封一模）如图所示装置中：a是盛有标准状况下的空气（氧气占

1

5

）和10mL 1.2mol/L硝酸的250mL烧瓶；b是未充气（实验开始前内部没有气体）放有0.384g铜粉的气球；c是夹紧了弹簧夹；d中盛有足量的过氧化钠；e是充有二氧化碳的针铜．整套装置已经过气密性检查合格．
（1）将气球中的铜粉小心倒入烧瓶中，充分反应后发现铜粉有剩余（设产生的气体不溶解于溶液中），则可观察到的现象是

溶液变蓝色，烧瓶内气体由无色继而变成红色，气球胀大

．
（2）欲提高铜与硝酸反应的速率可采用多种不同的措施．若用加入化学试剂法，下列试剂中可以选用的是

D

．
A．蒸馏水   B．无水醋酸钠  C．铜粉    D．少量硝酸银溶液
（3）将烧瓶不断振荡发现气球逐渐缩小，反应的化学方程式是

4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 或4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃

，此时气球是全部在烧瓶外还是一部分进入烧瓶？

有一部分被吸入烧瓶

．
（4）打开弹簧夹c，将二氧化碳推入干燥管内，继续振荡烧瓶，使气体与气体、溶液充分接触，欲使所有的铜粉全溶解，至少需要推入二氧化碳

38.4

mL．
（5）将上述过程用一个总的化学方程式表示

2Cu+4HNO₃+O₂=2Cu（NO₃）₂+2H₂O

．

Answer 1

分析：（1）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和NO，NO可与空气中的氧气反应生成红棕色的NO₂；
（2）加快反应速率的因素：增加硝酸的浓度、升高温度、形成原电池反应等；
（3）一氧化氮、二氧化氮均可以和氧气按一定比例被水吸收得到硝酸溶液，n（Cu）=

0.384g

64g/mol

=0.006mol，烧瓶内气体的体积为250mL-10mL=240mL，其中V（O₂）=

1

5

×240mL=48mL，n（O₂）=

48×10-3L

22.4L/mol

=0.0021mol，氧气不足；
（4）Cu与硝酸、氧气反应生成硝酸铜和水，利用2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂、2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O计算；
（5）反应的总方程式为2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O．

解答：解：（1）金属铜和稀硝酸之间的反应无需加热，反应生成硝酸铜、NO和水，发生的离子反应为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，生成硝酸铜溶液，则观察到溶液变蓝色，生成NO气体，NO与氧气反应生成二氧化氮，烧瓶内气体由无色继而变成红色，气球变大，即现象有：溶液变蓝色，烧瓶内气体由无色继而变成红色，气球胀大，
故答案为：溶液变蓝色，烧瓶内气体由无色继而变成红色，气球胀大；
（2）A．加入蒸馏水，会将硝酸稀释反应速率减慢，故A错误；
B．醋酸钠会和硝酸反应生成醋酸，酸由强酸变为弱酸，反应速率减慢，故B错误；
C．加入铜粉，固体的量不影响反应速率，故C错误；
D．加入AgNO₃溶液（少量），金属铜会置换出金属银，形成的原电池中，金属铜为负极，加快反应速率，故D正确；
故答案为：D；
（3）一氧化氮、二氧化氮均可以和氧气按一定比例被水吸收得到硝酸溶液，
n（Cu）=

0.384g

64g/mol

=0.006mol，烧瓶内气体的体积为250mL-10mL=240mL，其中V（O₂）=

1

5

×240mL=48mL，
n（O₂）=

48×10-3L

22.4L/mol

=0.0021mol，氧气不足，容器中有NO剩余，且生成的硝酸能继续与铜反应生成气体，则气球一部分进入烧瓶，
故答案为：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 或4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃；有一部分被吸入烧瓶；
（4）n（Cu）=

0.384g

64g/mol

=0.006mol，由3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，被硝酸氧化的Cu为

0.01L×1.2mol/L× 1 4 ×3

2

=0.0045mol/L，则被氧气氧化的Cu为0.006mol-0.0045mol=0.0015mol，
由2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，总反应为2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O可知，2Cu～O₂～2CO₂，n（O₂）=0.003mol×22.4L/mol=0.0672L=67.2mL，a中盛有标况下的空气（氧气占五分之一），烧瓶为250mL，则氧气占（250-10）×0.25=48mL，所以参加反应的氧气为67.2mL-48mL=19.2mL，V（CO₂）=2×19.2mL=38.4mL，
故答案为：38.4；
（5）由（4）可知反应的总方程式化为2Cu+4HNO₃+O₂=2Cu（NO₃）₂+2H₂O，故答案为：2Cu+4HNO₃+O₂=2Cu（NO₃）₂+2H₂O．

点评：本题考查实验方案的设计，侧重于学生的分析能力、计算能力和实验能力的考查，明确实验步骤及物质的性质是解答本题的关键，注意（4）利用氧化还原反应进行计算是解答的难点，题目难度大．