Question

15．為了測(cè)定足量銅與適量一定濃度的濃硝酸反應(yīng)生成一氧化氮?dú)怏w和二氧化氮?dú)怏w的物質(zhì)的量之比（用m表示），請(qǐng)從如圖中選用合適的實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)一個(gè)合理而簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，用于測(cè)定m的值（不考慮二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮）．其中E裝置為量氣管，由甲、乙兩根玻璃管組成，用橡皮管連通，并裝人適量水，甲管有刻度（0-50mL），供量氣用，乙管可上下移動(dòng)，用來(lái)調(diào)節(jié)液面高低．回答下列問(wèn)題：
（1）裝置的連接順序是（填各接口的編號(hào)）②③④⑤⑧⑨．
（2）連接好裝置并檢查氣密性后，應(yīng)打開(kāi)a 通入氮?dú)�；然后打開(kāi)b，從乙管注水至充滿(mǎn)甲、乙兩管，關(guān)上a、b．通入氮?dú)獾脑�因是趕凈裝置中空氣，防止生成的一氧化氮與氧氣反應(yīng)影響測(cè)定結(jié)果．
（3）實(shí)驗(yàn)后，若量氣管中氣體的體積為VmL（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下），要測(cè)定m的值，還要將C中的溶液作中和滴定實(shí)驗(yàn)，假設(shè)測(cè)得其中溶質(zhì)物質(zhì)的量為n，用含V和n的式子表示m：$\frac{V-11200n}{33600n}$（答案要求化簡(jiǎn)）．
（4）下列操作中能造成m值偏小的是BC
A．反應(yīng)前E中甲管所裝水里氣泡沒(méi)趕盡，而最后讀數(shù)時(shí)氣泡消失
B．實(shí)驗(yàn)前，甲、乙兩管液面在同一水平面上，最后讀數(shù)時(shí)乙管的液面高于甲管的液面
C．實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有先通人足量的氮?dú)?nbsp;   
D．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，E裝置乙管的水溢出
E．實(shí)驗(yàn)后未冷卻至室溫即開(kāi)始讀數(shù)．

Answer 1

分析 （1）足量銅與適量一定濃度的濃硝酸反應(yīng)生成一氧化氮?dú)怏w和二氧化氮?dú)怏w，生成的混合氣體經(jīng)過(guò)水充分吸收后生成NO，可用量氣裝置測(cè)量體積；
（2）連接好裝置并檢查氣密性后，應(yīng)打開(kāi)a，通入氮?dú)�，為保證NO和NO₂完全被吸收以及被空氣中氧氣氧化；然后打開(kāi)b，從乙管注水至充滿(mǎn)甲、乙兩管，關(guān)上a、b；
（3）要測(cè)定m的值，需要測(cè)定裝置C中生成的吸收溶液中溶質(zhì)物質(zhì)的量，采取中和滴定的方法準(zhǔn)確測(cè)定，依據(jù)生成的二氧化氮和一氧化氮?dú)怏w物質(zhì)的量計(jì)算m；
（4）下列操作中能造成m值偏小的是：
A．反應(yīng)前E中甲管所裝水里氣泡沒(méi)趕盡，而最后讀數(shù)時(shí)氣泡消失，讀取氣體體積增大；
B．實(shí)驗(yàn)前，甲、乙兩管液面在同一水平面上，最后讀數(shù)時(shí)乙管的液面高于甲管的液面，甲管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)大于大氣壓強(qiáng)，讀取氣體體積變�。�
C．實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有先通入足量的氮?dú)�，生成的一氧化氮�(dú)怏w和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮?dú)怏w，比值減��； 
D．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，E裝置乙管的水溢出，測(cè)定氣體體積增大；
E．實(shí)驗(yàn)后未冷卻至室溫即開(kāi)始讀數(shù)，熱脹冷卻讀取氣體體積增大．

解答 解：（1）為保證NO和NO₂完全被吸收，NO易被氧化，應(yīng)排除空氣，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)通入足量的氮?dú)�，則應(yīng)選擇B裝置，足量銅與適量一定濃度的濃硝酸反應(yīng)生成一氧化氮?dú)怏w和二氧化氮?dú)怏w，生成的混合氣體經(jīng)過(guò)水充分吸收后生成NO，從④進(jìn)氣，可用量氣裝置測(cè)量體積，最后應(yīng)連接E裝置中的⑧，裝置的連接順序是②③④⑤⑧⑨；
故答案為：②③④⑤⑧⑨；
（2）NO易被氧化，應(yīng)排除空氣，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)通入足量的氮?dú)�，連接好裝置并檢查氣密性后，應(yīng)打開(kāi)a，通入氮?dú)�，為保證NO和NO₂完全被吸收以及防止一氧化氮被空氣中氧氣氧化；然后打開(kāi)b，從乙管注水至充滿(mǎn)甲、乙兩管，關(guān)上a、b；
故答案為：a；b；趕凈裝置中空氣，防止生成的一氧化氮與氧氣反應(yīng)影響測(cè)定結(jié)果：
（3）要測(cè)定m的值，需要測(cè)定裝置C中生成的吸收溶液中溶質(zhì)物質(zhì)的量，采取中和滴定的方法準(zhǔn)確測(cè)定，C中發(fā)生3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成nmolHNO₃，則應(yīng)有1.5nmolNO₂，生成0.5nmolNO，所以原混合氣體中NO為$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol-0.5nmol，體積為（V×10^-3-11.2n）L，1.5nmolNO₂的體積為33.6nL，則二者的比值為m=$\frac{V×1{0}^{-3}-11.2n}{33.6n}$=$\frac{V-11200n}{33600n}$，
故答案為：C；中和滴定；$\frac{V-11200n}{33600n}$；
（4）下列操作中能造成m值偏小的是：
A．反應(yīng)前E中甲管所裝水里氣泡沒(méi)趕盡，而最后讀數(shù)時(shí)氣泡消失，讀取氣體體積增大，所以一氧化氮和二氧化氮物質(zhì)的量之比增大，故錯(cuò)誤；
B．實(shí)驗(yàn)前，甲、乙兩管液面在同一水平面上，最后讀數(shù)時(shí)乙管的液面高于甲管的液面，甲管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)大于大氣壓強(qiáng)，讀取氣體體積變小，所以一氧化氮和二氧化氮物質(zhì)的量之比增大，故正確；
C．實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有先通入足量的氮?dú)�，生成的一氧化氮�(dú)怏w和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮?dú)怏w，比值減小，所以一氧化氮和二氧化氮物質(zhì)的量之比增大，故正確； 
D．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，E裝置乙管的水溢出，測(cè)定氣體體積增大，所以一氧化氮和二氧化氮物質(zhì)的量之比增大，故錯(cuò)誤；
E．實(shí)驗(yàn)后未冷卻至室溫即開(kāi)始讀數(shù)，熱脹冷卻讀取氣體體積增大，所以一氧化氮和二氧化氮物質(zhì)的量之比增大，故錯(cuò)誤；
故答案為：BC．

點(diǎn)評(píng) 本題較為綜合，涉及氣體的制備、收集以及測(cè)定等方面的考查，題目難度中等，注意制備氣體的原理以及實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)反應(yīng)的相關(guān)方程式計(jì)算．