Question

某小组对Cu与浓HNO₃的反应进行研究。记录如下：

I．Cu与浓HN03反应的化学方程式是                                     。
II．探究实验1中溶液A呈绿色而不是蓝色的原因。
（1）甲认为溶液呈绿色是由Cu²⁺离子浓度较大引起的。乙根据实验记录，认为此观点不正确，乙的依据是                                         。
（2）乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO₂引起的。进行实验2：先将NO₂通入B中，再鼓入N₂。结果证实假设成立。则以上两步操作对应的现象分别是               、                。
（3）为深入研究，丙查阅资料，有如下信息：
i．溶有NO₂的、浓HNO₃呈黄色；水或稀HNO₃中通少量NO₂溶液呈无色。
ii．NO₂溶于水，会发生反应2NO₂+H₂O =HNO₃+HNO₂HNO₂是弱酸，只能稳定存在于冷、稀的溶液中，否则易分解。
iii．NO^—₂能与Cu²⁺反应：Cu²⁺（蓝色）+4 NO₂^-Cu（NO₂）₄^2-（绿色）
据此，丙进一步假设：
①可能是A中剩余的浓HNO₃溶解了NO₂得到的黄色溶液与Cu（NO₃）₂的蓝色溶液混合而形成的绿色；
②可能是A中生成了Cu（NO₂）^2—₄使溶液呈绿色。
丙进行如下实验：

①亚硝酸分解的化学方程式是                                          。
②请用平衡原理解释加入稀H₂SO₄后绿色溶液变蓝的原因：                           。
（4）根据实验得出结论：实验l中溶液A呈绿色的主要原因是                ，请依据实验现象阐述理由：                                           。

Answer 1

Ⅰ、Cu+4HNO₃(浓)= Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O  （2分）
Ⅱ、(1)溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺）基本相同； （2分）
（2）溶液由蓝变绿，（1分） 溶液由绿变蓝， （1分） 有红棕色气体逸出 （1分）
（3）①3 HNO₂= HNO₃+2NO↑+H₂O （2分）
②加入稀硫酸 ，抑制HNO₂的电离，并使HNO₂分解，降低c(NO₂^-),造成Cu²⁺+4 NO₂^-Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反应方向移动，绿色变蓝色； （2分）
（4）A中剩余浓硝酸溶解了NO₂得到黄色溶液与Cu(NO₃)₂蓝色溶液混合而形成的绿色；（2分）
实验4中加稀硫酸，溶液变为蓝色，说明酸性较强的A溶液中NO₂^-不能大量存在，因此，A溶液中绿色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺和NO₂^-反应生成Cu（NO₂）₄^2-不是使溶液呈绿色的主要原因。（2分）

试题分析：Ⅰ、Cu与浓HN03反应的化学方程式是Cu+4HNO₃(浓)= Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O；
Ⅱ、（1）铜片完全溶解后，溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺）基本相同；
（2）乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO₂引起的，当将NO₂通入B中时溶液应由蓝变绿，再通入氮气，红棕色二氧化氮气体逸出，溶液又由绿变回蓝色；
（3）①HNO₂中氮元素为+3价，分解时应发生歧化反应，化学方程式为3HNO₂=HNO₃+2NO↑+H₂O
②从化学平衡移动角度分析。HNO₂是弱酸，只能稳定存在于冷、稀的溶液中，否则易分解。加入稀硫酸 ，抑制HNO₂的电离，并促使HNO₂分解，降低c(NO₂^-),造成Cu²⁺+4 NO₂^-Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反应方向移动，绿色变蓝色；
(4)由实验3得溶液呈绿色的主要原因是A中剩余浓硝酸溶解了NO₂得到黄色溶液与Cu(NO₃)₂蓝色溶液混合而形成的绿色；实验4中加稀硫酸，溶液变为蓝色，说明酸性较强的A溶液中NO₂^-不能大量存在，因此，A溶液中绿色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺和NO₂^-反应生成Cu（NO₂）₄^2-不是使溶液呈绿色的主要原因。