Question

加热硝酸铜[Cu(NO₃)₂]可以制取氧化铜。用图1装置加热蓝色硝酸铜固体。发现固体由蓝色逐渐变黑，同时产生红棕色有刺激性气味的气体，带火星的木条复燃。

[提出问题]硝酸铜加热生成什么气体?

[查阅资料]①含氮化合物中，只有二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的气体

②二氧化氮密度大于空气，具有助燃性，…………

[猜想假设]猜想一:生成气体是(填写化学式)________________。

猜想二:生成气体是二氧化氮和氧气

[进行实验]在图1的试管和集气瓶之间连接图2所示装置，重新加热硝酸铜；

[实验现象]________________。

[实验结论]猜想二正确:写出有关化学反应文字表达式:________________。

[反思与评价](1)根据图2装置补充参阅资料②中“………..”NO₂的性质是________________。

(2)化学反应前后原子个数不变，经计算生成二氧化氮与氧气的分子个数比为4:1;已知相同状况下，气体的体积比等于其分子个数比。据此，同学们认为，即使没有资料②，依据实验结论和“加热硝酸铜产生的气体能使带火星的木条复燃”的实验现象,也能推出二氧化氮可能具有助燃性。理由是________________。

[实验延伸]取制取的氧化铜0.2g,加入5mL5%的双氧水中，发现立即产生大量气泡，带火星木条复燃;氧化铜是否为反应催化剂?请补充实验证明。

实验操作	实验现象	实验结论
_______________	__________________	氧化铜在反应前后质量化学性质不变，是双氧水制取氧气的催化剂。
________________	_________________

Answer

NO2 含冰制冷剂中的U型管中出现红棕色液体；集气瓶中收集的气体无色，带火星木条复燃，试管中蓝色固体逐渐变黑 沸点低、易液化 生成气体中氧气体积分数为20%与空气中氧气体积分数接近，但带火星木条在空气中不复燃，说明NO2可能有助燃性。 实验结束后，将氧化铜过滤出，洗净、干燥、称量 氧化铜质量仍为0.2g 将上一步中分离出的氧化铜，继续加入5mL5%的双氧水中 立即产生大量气泡，带火星木条复燃

【解析】

猜想假设：加热硝酸铜[Cu(NO3)2]，发现固体由蓝色逐渐变黑，同时产生红棕色有刺激性气味的气体，带火星的木条复燃，说明生成气体有NO2，故猜想一：生成气体是：NO2；

进行实验：在图1的试管和集气瓶之间连接图2所示装置，重新加热硝酸铜；

实验结论为：猜想二正确，猜想二为：生成气体是二氧化氮和氧气，由于二氧化氮和氧气都具有助燃性，因此经过含冰制冷剂中的U型管中时，二氧化氮和氧气分离，二氧化氮会液化留在U型管中，集气瓶中收集的气体为无色的氧气，氧气具有助燃性，能使集气瓶口带火星的木条复燃，试管中固体由蓝色逐渐变黑，说明生成了氧化铜，故实验现象为：含冰制冷剂中的U型管中出现红棕色液体；集气瓶中气体呈无色，带火星木条复燃，试管中固体由蓝色逐渐变黑；

由此可知，硝酸铜加热分解为氧化铜、二氧化氮和氧气，该反应的文字表达式为：；

反思与评价：（1）混合气体经过含冰制冷剂中的U型管中时，二氧化氮和氧气分离，二氧化氮液化留在U型管中，说明二氧化氮具有的性质是：沸点低，易液化；

（2）生成气体中，二氧化氮与氧气的体积比为4：1，氧气占混合气体体积的20%，与空气中氧气体积分数接近，在空气中带火星的木条不复燃，说明二氧化氮可能具有助燃性；

实验延伸：根据实验结论：氧化铜在反应前后质量、化学性质不变，是双氧水制取氧气的催化剂，故设计实验证明氧化铜反应前后，质量、化学性质不变即可，故实验操作：实验结束后，将氧化铜过滤出，洗净、干燥、称量，实验现象：氧化铜的质量仍为0.2g；

实验操作：将上一步中分离出的氧化铜，继续加入5mL5%的双氧水中，实验现象：立即产生大量气泡，带火星的木条复燃，说明氧化铜反应前后质量、化学性质不变。