Question

如图为铜与稀硝酸反应的有关性质实验（洗耳球：一种橡胶为材质的工具仪器，可挤压）。

实验步骤如下：

①按照如图装置连接好仪器，关闭所有止水夹。检查装置的气密性。

②在装置A中的烧杯中加入30%的氢氧化钠溶液。在装置C的U型管中加入4.0mol·L^-1的硝酸，排除U型管左端管内空气。

③塞紧连接铜丝的胶塞，打开止水夹K₁，反应进行一段时间。

④进行适当的操作，使装置C中产生的气体进入装置B的广口瓶中，气体变为红棕色。气体进入烧杯中与氢氧化钠溶液反应。

回答下列问题：

（1）装置C中发生反应的离子方程式为__。反应后的溶液呈蓝色，其原因是铜离子和水分子形成了水合铜离子，1mol水合铜离子中含有σ键数目为12N_A，该水合铜离子的化学式为__。

（2）装置A上面的导管口末端也可以连接__来代替干燥管，实现同样作用。

（3）加入稀硝酸，排除U型管左端管内空气的操作是__。

（4）步骤④中“使装置C中产生的气体进入装置B的广口瓶中”的操作是打开止水夹__（填写序号），并用洗耳球在U型管右端导管口挤压空气进入。

（5）步骤④中使“气体进入烧杯中与氢氧化钠溶液反应”的操作是__，尾气中主要含有NO₂和空气，与NaOH溶液反应只生成一种盐，则离子方程式为有__。

（6）某同学发现，本实验结束后硝酸还有很多剩余，请你改进实验，使能达到预期实验目的，反应结束后硝酸的剩余量尽可能较少，你的改进是__。

Answer

3Cu+2NO+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O [Cu(H2O)4]2+ 倒置的漏斗 加入硝酸时，不断向左端倾斜U型管 K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可） 打开止水夹K4，关闭止水夹K2，并将洗耳球尖嘴插在止水夹K3处的导管上，打开止水夹K3挤压洗耳球 4NO2+O2+4OH-=4NO+2H2O 取少量的稀硝酸和四氯化碳注入U型管中

【解析】

按照如图装置连接好仪器，关闭所有止水夹，检查装置的气密性，在装置A中的烧杯中加入30%的氢氧化钠溶液，连接好铜丝，在装置C的U型管中加入4.0 mol/L的硝酸，排除U型管左端管内空气，将铜丝向下移动，在硝酸与铜丝接触时可以看到螺旋状铜丝与稀硝酸反应产生气泡，此时打开止水夹K1，U型管左端有无色气体产生，硝酸左边液面下降与铜丝脱离接触，反应停止；应打开打开止水夹K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可），使装置C中产生的气体进入装置B的广口瓶中，气体变为红棕色，气体进入烧杯中与氢氧化钠溶液反应进行尾气的处理。

(1)装置C中铜与硝酸反应，化学方程式为：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，其离子方程式为：3Cu+2NO+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；水分子可以作为配体与铜离子形成水合铜离子，配位键是一种特殊的共价键，所以1mol水合铜离子中含有σ键数目为12NA，该水合铜离子的化学式为：[Cu(H2O)4]2+，故答案为：3Cu+2NO+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；[Cu(H2O)4]2+；

(2)装置A上面的导管口末端也可以连接倒置的漏斗来代替干燥管，其作用都是防止倒吸，故答案为：倒置的漏斗；

(3)加入稀硝酸，不断向左端倾斜U型管以排除U型管左端管内空气，故答案为：加入硝酸时，不断向左端倾斜U型管；

(4) 要使装置C中产生的气体进入装置B的广口瓶中，应打开止水夹K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可），故答案为：K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可）；

(5) 在尾气处理阶段，使B中广口瓶内气体进入烧杯中，同时需要让氮氧化物进人氢氧化钠溶液中，所以打开止水夹K4，关闭止水夹K2，并将洗耳球尖嘴插在止水夹K3处的导管上，打开止水夹K3挤压洗耳球；NO2、氧气与NaOH溶液反应只生成硝酸钠和水，离子方程式为：4NO2+O2+4OH-=4NO+2H2O，故答案为：打开止水夹K4，关闭止水夹K2，并将洗耳球尖嘴插在止水夹K3处的导管上，打开止水夹K3挤压洗耳球；4NO2+O2+4OH-=4NO+2H2O；

(6)底部加入四氯化碳，其密度比水大，且难溶于水，取少量的稀硝酸和四氯化碳注入U型管中，二者不互溶，可填充U型管的空间，且不改变硝酸的浓度，保证了硝酸与铜的反应，同时反应后通过分液即可分离，使能达到预期实验目的，反应结束后硝酸的剩余量尽可能较少，故答案为：取少量的稀硝酸和四氯化碳注入U型管中。