某小組探究Cu與HNO3反應,發(fā)現(xiàn)有趣的現(xiàn)象。室溫下,溶液A遇銅片立即產(chǎn)生氣泡,而相同條件下3mol?L-1稀硝酸(溶液B)遇銅片短時間內(nèi)無明顯變化,一段時間后才有少量氣泡產(chǎn)生。
(1)銅與稀硝酸反應的化學方程式:3Cu+8HNO3(?。?3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O3Cu+8HNO3(?。?3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
(2)分析溶液A的成分后,同學們探究溶液A與銅片能夠立即發(fā)生反應的原因。
①假設1:Cu2+Cu2+對該反應有催化作用。
實驗驗證:向B中加入少量硝酸銅,溶液呈淺藍色,放入銅片,沒有明顯變化。
結論:假設1不成立。
②假設2:NO2對該反應有催化作用。
方案1:向放有銅片的B中通入少量NO2,銅片表面立即產(chǎn)生氣泡,反應持續(xù)進行。有同學認為應補充對比實驗:向放有銅片的B中加入數(shù)滴5mol?L-1硝酸,無明顯變化。補充該實驗的目的是 排除通入NO2與水反應引起硝酸濃度增大的影響排除通入NO2與水反應引起硝酸濃度增大的影響。
方案2:向A中鼓入N2數(shù)分鐘得溶液C。相同條件下,銅片與A、B、C溶液的反應速率:ν(A)>ν(C)>ν(B)。該實驗能夠證明假設2成立的理由是 通入的氮氣可以帶走溶液中的NO2,因此三份溶液中的NO2的濃度:B>C>A,反應速率隨NO2濃度降低而減慢,說明NO2對該反應有催化作用通入的氮氣可以帶走溶液中的NO2,因此三份溶液中的NO2的濃度:B>C>A,反應速率隨NO2濃度降低而減慢,說明NO2對該反應有催化作用。
③經(jīng)檢驗,A溶液中還含有少量HNO2。實驗證明HNO2也對該反應有催化作用,操作和現(xiàn)象是:向含有銅片的B溶液中 加入少量的NaNO2,B中銅片上立即生成氣泡,反應持續(xù)進行加入少量的NaNO2,B中銅片上立即生成氣泡,反應持續(xù)進行。
結論:NO2和HNO2對銅與硝酸的反應都有催化作用。
(3)請推測Cu與稀硝酸反應中NO2和HNO2參與的可能催化過程:
①Cu+2NO2+2H+=Cu2++2HNO2
②NO3-+HNO2+H+=2NO2+H2ONO3-+HNO2+H+=2NO2+H2O。
③2HNO2=NO+NO2+H2O(或Cu+2HNO2+2H+=Cu2++2NO+2H2O)2HNO2=NO+NO2+H2O(或Cu+2HNO2+2H+=Cu2++2NO+2H2O)。
【考點】性質(zhì)實驗方案的設計.
【答案】3Cu+8HNO3(?。?3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;Cu2+;排除通入NO2與水反應引起硝酸濃度增大的影響;通入的氮氣可以帶走溶液中的NO2,因此三份溶液中的NO2的濃度:B>C>A,反應速率隨NO2濃度降低而減慢,說明NO2對該反應有催化作用;加入少量的NaNO2,B中銅片上立即生成氣泡,反應持續(xù)進行;NO3-+HNO2+H+=2NO2+H2O;2HNO2=NO+NO2+H2O(或Cu+2HNO2+2H+=Cu2++2NO+2H2O)
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:143引用:1難度:0.5
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