Question

3．硝酸銅為藍色固體，溶于水可得藍色溶液．某實驗小組同學用圖1裝置加熱硝酸銅，發(fā)現(xiàn)固體由藍色逐漸變黑，同時產(chǎn)生紅棕色有刺激性氣味的氣體，帶火星的木條復燃．
【提出問題】硝酸銅在加熱條件下到底發(fā)生了怎樣的反應？
【查閱資料】
①氧化銅和稀硫酸反應的化學方程式：CuO+H₂SO₄ CuSO₄+H₂O
②含氮化合物中，只有NO₂是紅棕色、有刺激性氣味的氣體．
③NO₂有助燃性，能使帶火星的木條復燃
【猜想假設(shè)】
Cu（NO₃）₂受熱分解除了生成NO₂，還可能生成了CuO和O₂．
【進行實驗】

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
步驟I：將反應后試管中的固體加水充分溶解， 過濾，洗滌，向濾渣中加入足量稀硫酸，加熱	固體全部溶解，得到藍色溶液	硝酸銅分解生成了氧化銅．
步驟II：在圖1的試管和集氣瓶之間連圖2所示的裝置，重新進行加熱硝酸銅的實驗	集氣瓶中氣體為無色，帶火星木條復燃	硝酸銅分解生成了氧氣

步驟II是同學們查閱了新的資料后設(shè)計完成的．該資料是關(guān)于NO₂NO₂的沸點（或低溫下NO₂能否反應生成液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)）方面的性質(zhì)信息．
【獲得結(jié)論】根據(jù)實驗結(jié)果，Cu（NO₃）₂受熱分解的化學方程式為2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑．
【反思與評價】
已知相同狀況下，氣體的體積比等于其分子個數(shù)比．據(jù)此，同學們認為，即使沒有資料③，依據(jù)實驗結(jié)論和“加熱硝酸銅產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復燃”的實驗現(xiàn)象，也能推出NO₂可能具有助燃性．理由是硝酸銅分解生成的氣體中NO₂與O₂的體積比為4：1，O₂所占的體積分數(shù)與空氣中O₂的體積分數(shù)相同，分解生成氣體能使帶火星木條復燃而空氣不能，說明NO₂有助燃性．

Answer 1

分析 【猜想假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律和資料推測Cu（NO₃）₂受熱分解除了生成NO₂；
【進行實驗】因為氧化銅難溶于水，可以通過溶解，過濾，洗滌的方式與可溶性物質(zhì)進行分離．而后加熱稀硫酸，稀硫酸與氧化銅反應生成硫酸銅，得到藍色溶液；NO₂氣體易液化，通過含冰制冷劑能將其液化；從而與其他氣體分離，剩余的氣體仍可以使帶火星木條復燃，說明Cu（NO₃）₂受熱分解還生成了氧氣；
【獲得結(jié)論】根據(jù)實驗結(jié)果，Cu（NO₃）₂受熱分解生成CuO、NO₂、O₂，故可書寫化學方程式；
【反思與評價】通過化學反應，硝酸銅分解生成的氣體中NO₂與O₂的體積比為4：1，O₂所占的體積分數(shù)與空氣中O₂的體積分數(shù)相同，分解生成氣體能使帶火星木條復燃而空氣不能，說明NO₂有助燃性．

解答 解：
【猜想假設(shè)】根據(jù)“加熱硝酸銅，發(fā)現(xiàn)固體由藍色逐漸變黑，同時產(chǎn)生紅棕色有刺激性氣味的氣體，帶火星的木條復燃”、“②含氮化合物中，只有NO₂是紅棕色、有刺激性氣味的氣體．③NO₂有助燃性，能使帶火星的木條復燃”和質(zhì)量守恒定律，推測Cu（NO₃）₂受熱分解除了生成NO₂；
【進行實驗】因為氧化銅難溶于水，可以通過溶解，過濾，洗滌的方式與可溶性物質(zhì)進行分離．而后加熱稀硫酸，稀硫酸與氧化銅反應生成硫酸銅，得到藍色溶液，其化學方程式為CuO+H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O；NO₂氣體易液化，通過含冰制冷劑能將其液化；從而與其他氣體分離，剩余的氣體仍可以使帶火星木條復燃，說明Cu（NO₃）₂受熱分解還生成了氧氣；
【獲得結(jié)論】根據(jù)實驗結(jié)果，Cu（NO₃）₂受熱分解生成CuO、NO₂、O₂，故可書寫化學方程式2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑；
【反思與評價】通過化學反應，硝酸銅分解生成的氣體中NO₂與O₂的體積比為4：1，O₂所占的體積分數(shù)與空氣中O₂的體積分數(shù)相同，分解生成氣體能使帶火星木條復燃而空氣不能，說明NO₂有助燃性；
故答案為：
[猜想假設(shè)]NO₂；
[進行實驗]①過濾，洗滌，向濾渣中加入足量稀硫酸；
②NO₂的沸點（或低溫下NO₂能否反應生成液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)）；
[獲得結(jié)論]2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑；
[分析及反思]硝酸銅分解生成的氣體中NO₂與O₂的體積比為4：1，O₂所占的體積分數(shù)與空氣中O₂的體積分數(shù)相同，分解生成氣體能使帶火星木條復燃而空氣不能，說明NO₂有助燃性．

點評 本題考查了化學方程式的書寫，又考查了同學們實驗方案的設(shè)計，難度較大，注意根據(jù)實驗目的設(shè)計實驗方案．