Question

某校化学兴趣小组将一小块薄Cu片加入到盛稀H₂SO₄溶液的试管中，Cu片不溶解，不发生化学反应。再向此试管中加入KNO₃溶液，发现Cu片逐渐溶解，有无色气体产生，该气体与空气接触后变成红棕色的气体，最后Cu片完全溶解。

（提出问题）Cu片与什么物质发生了化学反应？产生的气体是H₂吗？

同学讨论后一致认为产生的气体一定不是H₂，他们作出此判断的理由是________。

（查阅资料）他们通过查阅资料知道：NO是一种无色气体，与空气接触后生成红棕色的NO₂气体。请写出此气体颜色发生变化的化学方程式________________________。

（提出猜想）

猜想一：Cu片与KNO₃溶液发生了化学反应；

猜想二：Cu片与K₂SO₄溶液发生了化学反应；

猜想三：Cu片与_______溶液（A溶液）发生了化学反应。

小吴认为猜想二不成立，你认为他的理由是________________________。

（设计实验）

小周和小施设计了下面的实验方案，并进行实验。

实验步骤	实验现象	解释或结论
（1）将Cu片加入KNO3溶液中	Cu片不溶解	说明猜想一是错误的
（2）将Cu片加入到稀的A溶液中	Cu片溶解，有无色气体产生，该气体与空气接触后变成红棕色的气体，溶液变成__色	说明猜想三是正确的

（实验结论）

猜想三成立。请写出Cu片加入到稀的A溶液中发生反应的化学方程式_____。

（讨论交流）

实验结束后，同学们再一起进行交流。从发生复分解反应的条件来分析，稀H₂SO₄溶液和稀KNO₃溶液不能发生化学反应，原因是_________。Cu片是如何在溶液中发生化学反应的呢？他们带着这个问题去请教老师。

老师告诉他们：（1）H₂SO₄溶液和KNO₃溶液都可以解离出阴、阳离子，在该反应中，铜片与氢离子、硝酸根离子共同发生了化学反应。

（2）铜在反应中发生了氧化反应，且铜元素的化合价也发生变化，变化的规律是：物质发生了氧化反应，其元素的化合价__（填：“降低”或“升高”）。

Answer

氢气在空气中不会变成红棕色 硝酸（或HNO3） K2SO4和Cu都不含有氮元素 蓝 没有沉淀、气体或水生成 升高

【解析】

[提出问题] 同学讨论后一致认为产生的气体一定不是H2，他们作出此判断的理由是氢气在空气中不会变成红棕色，故填：氢气在空气中不会变成红棕色。

[查阅资料] NO是一种无色气体，与空气接触后生成红棕色的NO2气体，发生变化的化学方程式，故填：。

[提出猜想]向硫酸溶液中加入硝酸钾，溶液中含有钾离子硝酸根离子，氢离子，硫酸根离子，溶液中含有硫酸钾，硝酸钾，硫酸，硝酸，刚开始加硫酸铜片不溶解，说明铜和硫酸不反应，后来钾硝酸钾之后溶解发生了反应，可能是和硝酸钾或硫酸钾或硝酸发生了反应，故猜想三是硝酸，其中猜想二不成立，原因K2SO4和Cu都不含有氮元素，故填：硝酸；K2SO4和Cu都不含有氮元素。

[设计实验]

（1）将Cu片加入KNO3溶液中Cu片不溶解说明猜想一是错误的。

（2）将Cu片加入到稀的A溶液中Cu片溶解，有无色气体产生，该气体与空气接触后变成红棕色的气体，溶液变成蓝色，说明猜想三是正确的，故填：蓝。

[实验结论]

猜想三成立，铜和硝酸反应生成一氧化氮硝酸铜和水，发生反应的化学方程式，故填：。

[讨论交流] 实验结束后，同学们再一起进行交流，从发生复分解反应的条件来分析，稀H2SO4溶液和稀KNO3溶液不能发生化学反应，原因是没有沉淀、气体或水生成，铜在反应中发生了氧化反应，且铜元素的化合价也发生变化，变化的规律是物质发生了氧化反应，元素的化合价升高，故填：没有沉淀、气体或水生成；升高。