某研究小组为探究\(\rm{Cu}\)的化学性质及溶液环境对反应的影响,设计并完成了下列实验。
Ⅰ\(\rm{.}\)探究\(\rm{Cu}\)的化学性质
实验 | 试剂\(\rm{1}\) | 试剂\(\rm{2}\) | 操作及现象 |
\(\rm{①}\) | 铜丝 | 氯气 | 将加热后的铜丝伸入盛有氯气的集气瓶中,产生棕黄色的烟 |
\(\rm{②}\) | 稀硝酸 | 产生无色气体,遇空气变为红棕色 |
\(\rm{③}\) | \(\rm{0.1mol/LKMnO_{4}}\)溶液 | 加热后,铜丝表面有黑色物质,溶液颜色无明显变化 |
\(\rm{(1)}\)根据化合价分析,在化学反应中铜主要体现出的化学性质是_______。
\(\rm{(2)}\)写出铜与稀硝酸反应的离子方程式_______。
\(\rm{(3)}\)向实验\(\rm{①}\)的集气瓶中加水,随着水量的增加,溶液由黄色变为绿色,最后变为蓝色。
【查阅资料】\(\rm{ⅰ.}\)黄色与蓝色混合呈现绿色。
\(\rm{ⅱ.}\)溶液中存在如下平衡: \(\rm{[Cu(H_{2}O)_{4}]^{2+}+ 4Cl^{-}⇌ [CuCl_{4}]^{2-}+ 4H_{2}O}\)利用化学用语和文字解释溶液颜色变化的原因:_______。
蓝色 黄色
\(\rm{(4)}\)反应\(\rm{③}\)中溶液颜色无明显变化,是因为中性环境下反应很难进行。铜表面黑色的物质为\(\rm{CuO}\),同时有\(\rm{MnO_{2}}\)生成,则中性环境下反应很难进行的原因是:_______。
Ⅱ\(\rm{.}\)探究溶液环境对反应的影响,为进一步研究酸碱性对铜与\(\rm{0.1mol/L KMnO_{4}}\)溶液反应的影响,设计如下实验:
\(\rm{(1)}\)探究酸性条件下反应时,试剂\(\rm{X}\)是。溶液颜色变浅能否说明铜与\(\rm{0.1mol/L KMnO_{4}}\)溶液在酸性条件下发生了反应,理由是_______。
\(\rm{(2)}\)对于铜与\(\rm{0.1mol/L KMnO}\)\(\rm{{\,\!}_{4}}\)
溶液在碱性环境下的反应提出如下假设: 假设Ⅰ:\(\rm{0.1mol/L KMnO}\)\(\rm{{\,\!}_{4}}\)
溶液在碱性环境下不能将铜氧化; 假设Ⅱ:\(\rm{0.1mol/L KMnO}\)\(\rm{{\,\!}_{4}}\)溶液在碱性环境下与铜反应较慢。
设计实验验证:
将铜丝紧密缠绕在碳棒上放入碱性的溶液\(\rm{A}\)中,溶液很快由紫红色变为深绿色\(\rm{(MnO_{4}^{2−})}\)。一段时间后,溶液变为浅蓝绿色,试管底部出现棕褐色粉末\(\rm{(MnO_{2})}\)。
\(\rm{①}\)反应加快的原因是发生了电化学腐蚀,其正极发生的电极反_______。
\(\rm{②}\)通过上述实验得出结论_______。