Question

7．化學(xué)實(shí)驗(yàn)離不開(kāi)水．請(qǐng)根據(jù)水的不同作用和功能，分析以下四個(gè)裝置圖，回答問(wèn)題：

實(shí)驗(yàn)一：制取氫氣
（1）圖甲所示裝置可用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣，這種制氣裝置在加入反應(yīng)物前，如何檢查氣密性塞緊橡皮塞，夾緊彈簧夾后，往長(zhǎng)頸漏斗中加水，使漏斗導(dǎo)管的液面高于試管的液面，液面差保持不變一段時(shí)間，說(shuō)明氣密性良好．
（2）用鋅與稀硫酸制取氫氣時(shí)，加入少量硫酸銅溶液會(huì)加快產(chǎn)生氫氣的速率，請(qǐng)解釋加快反應(yīng)速率的原因：Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺，形成銅鋅原電池，使反應(yīng)速率加快．
實(shí)驗(yàn)二：噴泉實(shí)驗(yàn)
（3）圖乙所示裝置中燒瓶已裝滿干燥氨氣，進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該先打開(kāi)止水夾（填“擠捏膠頭滴管”或“打開(kāi)止水夾”）．
（4）如果只提供如圖丙所示裝置，若想迅速引發(fā)噴泉，下列方法可行的是ab．
a．用熱毛巾捂住燒瓶                                b．用冰塊捂住燒瓶
c．將燒杯中的水換成飽和食鹽水            d．向燒杯中加入少量硫酸
實(shí)驗(yàn)三：探究一定溫度下能使鐵鈍化的硝酸的最低濃度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖丁所示．
①開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀察到靈敏電流計(jì)指針指向銅絲，但又迅速反轉(zhuǎn)指向鐵絲；
②再用盛蒸餾水的注射器緩慢向具支試管內(nèi)加水并振蕩，在指針恰好開(kāi)始反轉(zhuǎn)指向銅絲時(shí)停止實(shí)驗(yàn)；
③重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)得平均加水量為2.5mL（水的密度按1.0g/mL計(jì)算）．
（5）該實(shí)驗(yàn)裝置的不足之處是沒(méi)有尾氣處理裝置．
（6）當(dāng)指針第一次指向銅絲時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為NO₃^-+e^-+2H⁺═NO₂↑+H₂O．
（7）根據(jù)此實(shí)驗(yàn)計(jì)算，使鐵鈍化的硝酸最低質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.9%．

Answer 1

分析 （1）裝置氣密性檢驗(yàn)的原理是：通過(guò)氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來(lái)判斷裝置氣密性的好壞；
（2）鋅與稀硫酸反應(yīng)，加入少量硫酸銅，能形成原電池，所以反應(yīng)速率加快；
（3）利用氨氣極易溶于水，形成壓強(qiáng)差而形成噴泉；
（4）根據(jù)利用氣體受熱膨脹（受冷壓縮）而使燒瓶的壓強(qiáng)增大（減小），氨氣逸出（壓強(qiáng)減�。┤芙舛�形成噴泉進(jìn)行解答；
（5）反應(yīng)過(guò)程中所生產(chǎn)的氮的氧化物是有毒氣體會(huì)污染空氣；
（6）指針偏轉(zhuǎn)指向銅說(shuō)明銅失電子做負(fù)極，正極是溶液中硝酸根離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（7）依據(jù)溶質(zhì)守恒計(jì)算．

解答 解：（1）裝置氣密性檢驗(yàn)的原理是：通過(guò)氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來(lái)判斷裝置氣密性的好壞，制備氫氣前檢驗(yàn)裝置的氣密性為：塞緊橡皮塞，夾緊彈簧夾后，往長(zhǎng)頸漏斗中加水，使漏斗導(dǎo)管的液面高于試管的液面，液面差保持不變一段時(shí)間，說(shuō)明氣密性良好，故答案為：塞緊橡皮塞，夾緊彈簧夾后，往長(zhǎng)頸漏斗中加水，使漏斗導(dǎo)管的液面高于試管的液面，液面差保持不變一段時(shí)間，說(shuō)明氣密性良好；
（2）鋅與稀硫酸反應(yīng)，加入少量硫酸銅，能形成原電池，方程式為：Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺，所以反應(yīng)速率加快，故答案為：Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺，形成銅鋅原電池，使反應(yīng)速率加快；
（3）氨氣極易溶于水，如果打開(kāi)止水夾，氨氣溶于水后燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)迅速減小，而形成噴泉，故答案為：打開(kāi)止水夾；
（4）裝置丙沒(méi)有膠頭滴管，打開(kāi)止水夾，用手（或熱毛巾等）將燒瓶捂熱，氨受熱膨脹，氣體從燒瓶中逸出，趕出玻璃導(dǎo)管中的空氣，氨氣極易溶于水，氨氣與水接觸，燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，即發(fā)生噴泉，或者用冰塊捂住燒瓶，使瓶?jī)?nèi)氣體體積縮小，壓強(qiáng)減小，故打開(kāi)止水夾，水進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，故答案為：ab；
（5）反應(yīng)過(guò)程中所生產(chǎn)的了氮的氧化物是有毒氣體會(huì)污染空氣，該實(shí)驗(yàn)裝置的不足之處是沒(méi)有尾氣處理裝置，故答案為：沒(méi)有尾氣處理裝置；
（6）指針偏轉(zhuǎn)指向銅說(shuō)明銅失電子做負(fù)極，正極是溶液中硝酸根離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：NO₃^-+e^-+2H⁺═NO₂↑+H₂O，故答案為：NO₃^-+e^-+2H⁺═NO₂↑+H₂O；
（7）使鐵鈍化的硝酸最低濃度=$\frac{5.0×1.4×65%}{5.0×1.4+2.5}$×100%=47.9%，故答案為：47.9%．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了實(shí)驗(yàn)室中氫氣的制取方法、氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)、原電池原理的分析應(yīng)用等，注意鐵在常溫下在濃硝酸中的鈍化，題目難度中等．