实验室开放日，化学小组的同学来到实验室，对酸的性质很感兴趣，向老师提出研究硝酸的性质，老师高兴答应并带领同学们进行了硝酸性质的实验探究。

【实验设计】

(1)将石蕊溶液滴入稀硝酸中，预计石蕊溶液由紫色变________色。

(2)将Zn片投入稀硝酸中，预计将产生氢气。

【实验验证】 同学们按上述设计做了实验，却发现石蕊变色后一会儿即褪去，Zn片投入稀HNO₃后，溶液中冒出气泡，产生无色气体A，在试管口气体A变成红棕色、有刺激性气味的气体B。

【提出问题】

(1)石蕊溶液变色后为何会褪色？

(2)上述产生的无色气体是什么？硝酸具有哪些特性？

【查阅资料】 看到如此异常的现象，在老师的指导下，同学们上网查到了下列资料：

(1)硝酸可与Zn、Cu等多种金属反应生成相应的硝酸盐，但不生成H₂。

(2)含氮元素的某些气态物质的物理性质如下。

【猜想与分析】

(1)小明同学认为石蕊溶液变色后又褪色的原因是由于试管不干净，含有其他杂质造成的，要证明小明的观点，应进行的操作是_______________________________________________。

(2)大家一致认同红棕色气体B是NO₂，但对于无色气体A及变化的原因有不同的看法：

①小丽同学认为A是NH₃，但遭到了大家的一致反对，原因是_________________________

_______________________________________________；

②小强同学认为A是N2，也遭到大家的一致反对，原因是_______________________________

________________________________________；

③经讨论，最终大家获得了A是NO，NO在试管口遇氧气生成NO₂的共识。

【实验探究】 小红同学对硝酸与Cu反应很感兴趣，便取了一小块Cu片投入稀HNO₃中，发现Cu片溶解，也出现了上述Zn与稀HNO₃反应的类似现象，确认生成了NO，并在老师的帮助下，测出恰好反应的Cu和HNO₃的质量比为8∶21，由此获得了Cu与稀HNO₃反应的化学方程式________________________________________________________________________。

【交流与反思】 根据探究结果，请你解释稀HCl跟Cu不反应而稀HNO₃却能跟Cu反应的原因______________________________________________________________________________。

答案

【实验设计】红

【猜想与分析】 （1）取少量稀HNO₃于干净的试管中，滴入石蕊溶液，观察实验现象(或用干净的试管重复上述实验)

（2）①NH₃极易溶于水，会溶解在稀HNO₃中，且在常温下NH₃不易被氧化成NO₂

②N₂的化学性质比较稳定，常温下，N₂在空气中不能氧化成NO₂

【实验探究】3Cu＋8HNO₃===3Cu(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O

【交流与反思】铜不与稀HCl发生置换反应，是因为铜的金属活动性弱于氢；而稀HNO3具有强的氧化性，能与Cu发生氧化还原反应，生成NO等物质

解析：

【猜想与分析】 (1)设计一个干净的试管进行对比实验，从而确定是否是杂质影响了溶液颜色的变化。(2)依据氮元素某些气态物质的物理性质可知：①氨气极易溶于水，且不易被氧化，所以该气体不可能是氨气；②由于氮气化学性质很稳定，所以常温下N₂在空气中不能直接被氧化成NO₂；③依据题干中的信息可知该反应的反应物是一氧化氮和氧气，生成物是二氧化氮，其方程式为2NO＋O₂===2NO₂。

【实验探究】 由题干信息可知反应物是铜与稀硝酸，生成物是硝酸铜、一氧化氮和水，设该方程式中铜与硝酸的化学计量数分别为x、y，则，可得。

【交流与反思】 依据铜的金属活动性可知铜的活动性在氢后，所以不会与盐酸反应生成氢气，但由于硝酸具有强氧化性，所以能与铜发生氧化还原反应，生成一氧化氮等物质。