Question

3．某學(xué)習(xí)小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按如圖裝置進(jìn)行實驗（夾持儀器已略去）．實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO₂，而稀硝酸不能氧化NO．由此得出的結(jié)論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸．

可選藥品：濃硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應(yīng)，能與NO₂反應(yīng)2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
（1）實驗應(yīng)避免有害氣體排放到空氣中，裝置③、④、⑥中盛放的藥品依次是3mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液
（2）滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后通入CO₂一段時間，關(guān)閉彈簧夾，將裝置⑤中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)
（3）裝置①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
（4）裝置②的作用是將NO₂轉(zhuǎn)化為NO，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
（5）該小組得出的結(jié)論依據(jù)的實驗現(xiàn)象是裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍(lán)色．甲同學(xué)認(rèn)為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高所致，而乙同學(xué)認(rèn)為是該溶液中溶解了生成的氣體．請你描述實驗結(jié)束后拆除裝置前需要進(jìn)行的操作且該操作能夠驗證乙同學(xué)的觀點是否正確向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化或向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的目的以及裝置特點進(jìn)行判斷；裝置①濃硝酸和銅反應(yīng)，裝置②利用二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，將銅和濃硝酸反應(yīng)生成的二氧化氮轉(zhuǎn)化為一氧化氮，裝置③盛放稀硝酸，驗證稀HNO₃不能氧化NO，裝置④中盛放的是濃HNO₃，若濃HNO₃能氧化NO則裝置④液面的上方會產(chǎn)生紅棕色氣體，裝置⑤是收集NO，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂防止污染大氣；
（2）根據(jù)空氣造成的影響確定如何實施操作；同時根據(jù)一氧化氮的性質(zhì)判斷裝置⑤的操作；
（3）根據(jù)銅和濃硝酸的性質(zhì)結(jié)合實驗現(xiàn)象判斷產(chǎn)物，從而確定反應(yīng)方程式；
（4）根據(jù)二氧化氮的性質(zhì)且能轉(zhuǎn)化為一氧化氮選擇試劑；根據(jù)實驗現(xiàn)象結(jié)合二氧化氮的性質(zhì)書寫反應(yīng)方程式；
（5）根據(jù)對比實驗③、④的實驗現(xiàn)象判斷，要證明是溶解了NO₂導(dǎo)致裝置①中溶液呈綠色，可設(shè)計增大溶液中NO₂濃度，或?qū)⑷芙獾腘O₂趕走，再通過觀察顏色變化可以判斷．

解答 解：（1）根據(jù)裝置特點和實驗?zāi)康�，裝置⑤是用排水法收集NO，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂防止污染大氣；因為要驗證稀HNO₃不能氧化NO，所以裝置③中應(yīng)該盛放稀硝酸，
故答案為：3mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液；
（2）由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產(chǎn)生干擾，所以滴加濃HNO₃之前需要通入一段時間CO₂趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)防止反應(yīng)產(chǎn)生的NO氣體逸出．
故答案為：通入CO₂一段時間，關(guān)閉彈簧夾，將裝置⑤中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)；
（3）Cu與濃HNO₃反應(yīng)生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O，反應(yīng)為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（4）裝置②中盛放H₂O，使NO₂與H₂O反應(yīng)生成NO：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：將NO₂轉(zhuǎn)化為NO；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（5）NO通過稀HNO₃溶液后，若無紅棕色NO₂產(chǎn)生，說明稀HNO₃不能氧化NO，所以盛放稀HNO₃裝置的液面上方?jīng)]有顏色變化即可說明之．裝置④中盛放的是濃HNO₃，若濃HNO₃能氧化NO則裝置④液面的上方會產(chǎn)生紅棕色氣體，要證明是溶解了NO₂導(dǎo)致裝置①中溶液呈綠色，一是可設(shè)計將溶解的NO₂趕走，向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化再觀察顏色變化，二是增大溶液中NO₂濃度，向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化通過觀察顏色變化可以判斷．
故答案為：裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色；向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化或向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化．

點評 本題主要考查HNO₃的性質(zhì)、屬物質(zhì)驗證性實驗設(shè)計，利用對比的方法判斷硝酸的性質(zhì)．結(jié)合已知的物質(zhì)具有的性質(zhì)，選擇合適的試劑，設(shè)計具體實驗方案驗證物質(zhì)是否具有該性質(zhì)．對有毒氣體要設(shè)計尾氣處理裝置，防止污染環(huán)境，題目難度中等．