Question

如圖甲是課本中驗(yàn)證銅和濃硝酸反應(yīng)的裝置，乙、丙是師生對演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的裝置：

（1）甲、乙、丙三個(gè)裝置中共同發(fā)生的離子反應(yīng)方程式是

 

．
（2）和甲裝置相比，乙裝置的優(yōu)點(diǎn)是

 

．
（3）為了進(jìn)一步驗(yàn)證NO₂和水的反應(yīng)，某學(xué)生設(shè)計(jì)了丙裝置．檢驗(yàn)丙裝置是否漏氣的方法是

 

先關(guān)閉彈簧夾

 

，再打開彈簧夾

 

，才能使NO₂氣體充滿②試管．
（4）當(dāng)氣體充滿②試管后，將銅絲提起與溶液脫離，欲使燒杯中的水進(jìn)入②試管應(yīng)如何操作

 

．
（5）當(dāng)②試管中的NO₂和水充分反應(yīng)，所得溶液物質(zhì)的量濃度的最大值是

 

．（不考慮NO₂與N₂O₄的轉(zhuǎn)化且該實(shí)驗(yàn)條件下氣體摩爾體積設(shè)為V_m L/mol）

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)裝置綜合,硝酸的化學(xué)性質(zhì),銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：

分析：（1）銅與濃硝酸的反應(yīng)生成二氧化氮和硝酸銅；
（2）根據(jù)甲乙兩個(gè)裝置的不同點(diǎn)分析；
（3）檢驗(yàn)裝置的氣密性，應(yīng)該先形成密閉容器，再根據(jù)氣體的熱脹冷縮原理操作；
（4）根據(jù)裝置特點(diǎn)和二氧化氮的性質(zhì)以及噴泉實(shí)驗(yàn)發(fā)生的條件解答；
（5）根據(jù)NO₂和水反應(yīng)，設(shè)試管的容積為VL，求出溶質(zhì)的物質(zhì)的量及溶液的體積．

解答： 解：（1）甲、乙、丙三個(gè)裝置中共同的一個(gè)反應(yīng)是濃硝酸與銅片反應(yīng)或是濃硝酸與銅絲反應(yīng)，即Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）甲、乙兩個(gè)裝置的差異在于：甲裝置銅與濃硝酸反應(yīng)使用的是銅片直接與濃硝酸反應(yīng)，而乙裝置則是可移動的銅絲與濃硝酸反應(yīng)，其優(yōu)點(diǎn)為便于控制，需要時(shí)插入酸液就反應(yīng)，不需要時(shí)從酸液中移出即可；甲裝置沒有處理NO₂污染的裝置，而乙裝置用氫氧化鈉溶液吸收產(chǎn)生的NO₂，能防止空氣污染．
故答案為：①可以控制反應(yīng)；②吸收NO₂氣體，防止污染環(huán)境；
（3）打開ac，使整個(gè)裝置連通，用手捂住試管①給試管加熱，氣體受熱體積膨脹，則兩個(gè)燒杯中均有氣泡冒出，松開手后，氣體體積縮小，裝置中的壓強(qiáng)減小，則插入兩燒杯中的導(dǎo)管內(nèi)有倒吸的水柱形成，說明裝置的氣密性良好；要使NO₂充滿試管②，就不能讓NO₂進(jìn)入燒杯中與水反應(yīng)，即必須關(guān)閉彈簧夾c，且打開彈簧夾a，使NO₂經(jīng)過試管②，利用NO₂的密度比空氣大來用向上排空氣法收集NO₂；
故答案為：打開ac，用手捂住試管①，若兩個(gè)燒杯中均有氣泡冒出，松開手后，插入兩燒杯中的導(dǎo)管內(nèi)有倒吸的水柱形成，則氣密性良好；c，a；
（4）欲使燒杯中的水進(jìn)入試管②，就必須打開c，關(guān)閉a和b，且要讓NO₂與燒杯中的水接觸發(fā)生反應(yīng)3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，即須增大試管②的壓強(qiáng)，把NO₂排入燒杯，可用熱毛巾捂住試管②；
故答案為：先關(guān)閉b，再關(guān)閉a，然后打開c，用手捂住（熱水熱毛巾加熱）②試管；
（5）設(shè)試管的容積為VL，根據(jù)NO₂和水反應(yīng)：
3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO

V

Vm

         

V

Vm

×

2

3

反應(yīng)后溶液中的溶質(zhì)HNO₃的物質(zhì)的量為

2V

3Vm

mol，溶液的體積為V×

2

3

L，
所以溶液物質(zhì)的量濃度為：

n

V

=

1

Vm

mol?L^-1，
故答案為：

1

Vm

mol?L^-1．

點(diǎn)評：本題把實(shí)驗(yàn)知識與濃硝酸的性質(zhì)、二氧化氮的性質(zhì)、噴泉實(shí)驗(yàn)的發(fā)生等結(jié)合一起，具有很強(qiáng)的綜合性，因而難度較大，需要細(xì)心審題，認(rèn)真分析，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．