Question

（12分）为探究铜与稀硝酸反应的产物及影响反应速率的主要因素，进行如下实验。

实验一 探究铜和稀硝酸反应的产物。

实验装置如图，气密性已检查。

已知：FeSO₄+NO＝[Fe(NO)]SO₄，该反应较缓慢，待生成一定量[Fe(NO)]²⁺时突显明显棕色。

（1）实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜，缓慢滴入稀硝酸，该实验操作的目的是   。

（2）铜片和稀硝酸反应的化学方程式为                                。

（3）本实验A生成的气体中，若有NO₂，B的实验现象为            ；若只有NO生成，B的实验现象是                              。

实验二 探究铜和稀硝酸反应速率先慢后快的原因

经过实验一，测得硝酸的浓度<6 mol•L^-1，只有NO生成。当铜片与5 mol•L^-1硝酸反应时，开始时反应非常缓慢，一段时间后反应速率明显加快。为探究此反应的反应速率先慢后快的原因，进行如下探究：

探究一：研究反应过程的温度变化对反应速率的影响，实验所得曲线和现象记录如下图表。

时间/min	现象
0~15	铜表面出现气泡，但速度很慢
25	溶液有很浅的蓝色，气泡生成速度加快
30	气泡生成速度较快，均匀冒出
45	洗气瓶中可见少量淡棕色的物质
50	溶液中蓝色明显变深，洗气瓶中突显明显棕色

（4）获得图2数据所需的测量仪器有________________________________。

（5）从上述图表分析可得到的结论是                                    。

序号	温度	铜片/g	硝酸/mL	硝酸铜/g
1	25℃	①	②	③
2	25℃	5	20	0.5
3	25℃	5	20	1.0

探究二：研究化学反应产物对反应速率的影响

设计了如下实验，利用上图装置测定溶液突显明显棕色的时间。

（6）请将上表中将实验1的实验条件填写完整①     ②    ③    

（7）通过实验发现实验1、2、3的反应速率并无明显变化，为达到实验目的还需要继续进行的实验是              。

Answer

（1）利用生成的CO2将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成NO2对气体产物的观察产生干扰 （2分） （2）3Cu +8HNO3(稀)＝3Cu (NO3)2+2NO↑+4H2O （2分）

（3）B瓶溶液变为棕黄色；B瓶溶液出现棕色 （各1分，共2分）

（4）温度计和秒表（或使用pH传感器） （2分）

（5）反应溶液温度升高不是使反应速率加快的主要因素（2分）

（6）5；20；0 （1分） （7）研究NO对反应速率的影响 （2分）

【解析】

试题分析：（1）由于装置中含有空气，能氧化生成的NO，所以实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜，缓慢滴入稀硝酸，二者反应生成CO2，利用生成的CO2将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成NO2对气体产物的观察产生干扰。

（2）铜片和稀硝酸反应的化学方程式为3Cu +8HNO3(稀)＝3Cu (NO3)2+2NO↑+4H2O。

（3）本实验A生成的气体中，若有NO2，NO2溶于水生成硝酸，硝酸具有强氧化性，能氧化亚铁离子为铁离子，所以B的实验现象为B瓶溶液变为棕黄色；若只有NO生成，由于FeSO4+NO＝[Fe(NO)]SO4，则B的实验现象是B瓶溶液出现棕色。

（4）根据图像可知需要测量温度和时间，因此需要的仪器是温度计和秒表。

（5）根据图像可知温度升高后反应速率增加的程度不是很大，这说明反应溶液温度升高不是使反应速率加快的主要因素。

（6）要研究化学反应产物对反应速率的影响，则反应物铜片和硝酸应该是相铜的，即①中铜片质量为5g；②中硝酸的浓度是体积20ml；根据2、3可知1中硝酸铜为0。

（7）由于生成物不止一种，所以为达到实验目的还需要继续进行的实验是研究NO对反应速率的影响。

考点：考查外界条件对反应速率影响的实验方案设计与研究