銅片與濃硝酸反應(yīng)后溶液呈現(xiàn)鮮草綠色,小組同學(xué)探究其成因。
(1)銅片溶解的化學(xué)方程式為
Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+NO2↑+2H2O
Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+NO2↑+2H2O
。
【初步實(shí)驗(yàn)】
甲同學(xué)提出猜想:僅僅是因?yàn)闅怏w溶解后,溶液顏色和氣體顏色疊加形成鮮草綠色,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1-1及1-2予以驗(yàn)證。
實(shí)驗(yàn)1-1:取5mL反應(yīng)后混合液于一支試管內(nèi),按一定的氣體流速將N2和CO2混合氣體通入,有大量紅棕色氣體逸出,約25min后溶液轉(zhuǎn)為藍(lán)色。
實(shí)驗(yàn)1-2:取5mL反應(yīng)后混合液于另一支試管內(nèi),按與實(shí)驗(yàn)1-1中相同的氣體流速將空氣通入,有大量紅棕色氣體逸出,約5min后溶液轉(zhuǎn)為藍(lán)色。
(2)乙同學(xué)根據(jù)以上2個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明甲同學(xué)猜想不成立,理由是 相同氣體流速下,溶液變?yōu)樗{(lán)色所用時(shí)間不同
相同氣體流速下,溶液變?yōu)樗{(lán)色所用時(shí)間不同
。
【深入研究】
分別向四支試管內(nèi)依次加入下列試劑后,同時(shí)插入銅絲并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,如表。
編號(hào) |
濃硝酸/mL |
蒸餾水/滴 |
30%H2O2/滴 |
4mol/L尿素溶液/滴 |
現(xiàn)象 |
2-1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
快速反應(yīng),異常劇烈,溶液為鮮草綠色 |
2-2 |
1 |
3 |
0 |
0 |
快速反應(yīng),異常劇烈,溶液為鮮草綠色 |
2-3 |
1 |
0 |
3 |
0 |
反應(yīng)較慢,溶液為藍(lán)色,沒有綠色出現(xiàn) |
2-4 |
1 |
0 |
0 |
3 |
反應(yīng)較慢,溶液為藍(lán)色,沒有綠色出現(xiàn) |
已知:①尿素的化學(xué)式為CO(NH
2)
2,其中C的化合價(jià)為+4價(jià)
②該條件下,濃硝酸與尿素溶液不反應(yīng)
③金屬和濃硝酸反應(yīng)過程中有HNO
2生成,可大大加快金屬與濃硝酸反應(yīng)的速率。其原理為:
第一步:4NO
2+2H
2O?2HNO
2+2H
++2NO
3-第二步:Cu+???
第三步:2NO+4H
++4NO
3-═6NO
2+2H
2O
(3)補(bǔ)全上述原理的第二步反應(yīng):
Cu+2H++2HNO2=Cu2++2NO↑+2H2O
Cu+2H++2HNO2=Cu2++2NO↑+2H2O
。
(4)因?yàn)榘l(fā)生化學(xué)反應(yīng):
1
1
CO(NH
2)
2+
2HNO2
2HNO2
═
2
2
N
2↑+
CO2↑
CO2↑
+
3H2O
3H2O
,因此實(shí)驗(yàn)2-4中反應(yīng)速率較慢。
上述實(shí)驗(yàn)可以說明反應(yīng)過程中的HNO
2對(duì)反應(yīng)速率有一定影響。丙同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3,能證明反應(yīng)混合液的鮮草綠色也與HNO
2也有關(guān)。
(5)實(shí)驗(yàn)3:向一支試管內(nèi)加入5滴稀H
2SO
4,加入NaNO
2溶液振蕩后再滴加CuSO
4溶液,現(xiàn)象是
溶液變?yōu)轷r草綠色
溶液變?yōu)轷r草綠色
。
(6)實(shí)驗(yàn)2-3和實(shí)驗(yàn)2-4分別證明了HNO
2具有
還原
還原
性、
氧化
氧化
性,這與其核心元素化合價(jià)密切相關(guān)。
(7)解釋實(shí)驗(yàn)1-1和1-2的現(xiàn)象差異
因?yàn)?-2中,空氣中的氧氣將產(chǎn)生的HNO2氧化,因此鮮草綠色較快消失
因?yàn)?-2中,空氣中的氧氣將產(chǎn)生的HNO2氧化,因此鮮草綠色較快消失
。