Question

在簡易氣體發(fā)生器中可觀察到銅和硝酸反應(yīng)的振蕩現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)裝置如下圖：

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

在實(shí)驗(yàn)裝置的隔板上鋪一層銅粒，打開A、B閥門，通入氧氣，排除空氣。關(guān)閉A、B閥，撤去氧氣源。在漏斗中加入預(yù)先量好的硝酸，體積等于V（見上圖），剛夠淹沒銅粒。先打開B閥，再打開A閥，讓硝酸順著漏斗頸流入試管，當(dāng)硝酸與銅粒接觸時(shí)馬上關(guān)閉A閥。細(xì)心觀察漏斗頸（以下稱內(nèi)管）中液面高低和試管（以下稱外管）中溶液顏色及液面上方氣體顏色的變化。

（1）描述觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

①_______________________________________________________________。

②_______________________________________________________________。

③_______________________________________________________________。

（2）寫出實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

①_______________________________________________________________。

②_______________________________________________________________。

③_______________________________________________________________。

（3）如果測(cè)得反應(yīng)開始時(shí)液封內(nèi)的氣體體積是V₁，反應(yīng)結(jié)束后液封內(nèi)的氣體體積是V₂（氣體體積均已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），則反應(yīng)后生成硝酸銅的物質(zhì)的量是____________mol。

Answer 1

（1）①外管中的液面下降，內(nèi)管中的液面上升，然后反復(fù)進(jìn)行，直至反應(yīng)停止（即產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象）

②外管中有氣體產(chǎn)生，液面上出現(xiàn)棕紅色氣體，然后消失，再產(chǎn)生再消失，直至反應(yīng)停止（即產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象）

③外管中溶液變?yōu)樗{(lán)色

（2）①3Cu+8HNO₃（�。�====3Cu（NO₃）+2NO↑+4H₂O

②2NO+O₂====2NO₂

③3NO₂+2H₂O====2HNO₃+NO

（3）（4V₁+3V₂）/44. 8

解析：銅與硝酸反應(yīng)時(shí)，生成一氧化氮?dú)怏w，氣體聚集于試管上方，于是將硝酸壓入內(nèi)管，暫時(shí)停止反應(yīng)。由于外管中的NO、O₂和H₂O發(fā)生反應(yīng)，致使氣體的壓強(qiáng)減小，外管內(nèi)液面又上升，與銅再次接觸，于是又發(fā)生反應(yīng)，生成的NO再與O₂和水反應(yīng)，如此循環(huán)往復(fù)，直到硝酸消耗完全。從整個(gè)過程看，外管內(nèi)的液面上升、下降，上升、下降，如此反復(fù)，就產(chǎn)生了振蕩現(xiàn)象。

要計(jì)算生成硝酸銅的物質(zhì)的量，必須弄清反應(yīng)后液面上方的氣體的組成。由于銅和硝酸都是足量的，所以最后的氣體應(yīng)為一氧化氮。也就是說，發(fā)生的反應(yīng)有兩種類型：2Cu+4HNO₃+O₂====2Cu(NO₃)₂+2H₂O，3Cu+8HNO₃====3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O，第一個(gè)反應(yīng)，可以利用O₂的體積為V₁，求出Cu(NO₃)₂的物質(zhì)的量為V₁/11.2 mol；第二個(gè)反應(yīng)中，可利用NO的體積為V₂，求出Cu(NO₃)₂的物質(zhì)的量為3V₁/44.8 mol，從而得出生成Cu(NO₃)₂的物質(zhì)的量共為（4V₁+3V₂）/44.8 mol。