Question

1．某化學(xué)課外活動(dòng)小組的同學(xué)利用原電池原理探究一定溫度下（實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)際的環(huán)境溫度）使鐵鈍化的硝酸的最低濃度．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①向兩支具支試管中分別加入濃硝酸5.0mL（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%，密度為1.4g/mL）．按圖組裝好實(shí)驗(yàn)裝置．
②將銅絲和鐵絲同時(shí)插入濃硝酸中，觀察到靈敏電流計(jì)指針先指向銅絲，但又迅速反轉(zhuǎn)（只需1-2s）指向鐵絲一端．
③用盛有5.0mL蒸餾水的注射器向具支試管內(nèi)加水，并注視電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向．在指針恰好發(fā)生反轉(zhuǎn)又指向銅絲時(shí)停止實(shí)驗(yàn)，記錄此時(shí)已注入的水的體積．
重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	實(shí)驗(yàn)溫度（℃）	注入水的體積（mL）
1	17.2	2.4
2	T1	2.5
3	T2	2.3

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在該裝置中儀器a因其作用而稱(chēng)為鹽橋；指針指向鐵絲時(shí)，鐵絲為正極（填“正”或“負(fù)”）
（2）65%的硝酸的物質(zhì)的量濃度是14.4mol/L；在未注水前正極的電極反應(yīng)式為NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O．
（3）T₁=T₂（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）在本實(shí)驗(yàn)溫度下，使鐵鈍化的硝酸最低濃度為48%；利用本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷，若以45%的硝酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（不再注水），則電流表的指針應(yīng)指向電極（填“鐵”或“銅”）
（5）該實(shí)驗(yàn)裝置上的不足是缺少尾氣處理裝置，改進(jìn)方法是應(yīng)在兩側(cè)支管口處均連接導(dǎo)管，將產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中．

Answer 1

分析 （1）在該裝置中儀器a因其作用而稱(chēng)為構(gòu)成閉合路；鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化，所以銅是正極；
（2）根據(jù)c=$\frac{1000ρw}{M}$進(jìn)行計(jì)算；正極是硝酸根離子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）溫度相同條件下加入水探究一定溫度下（實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)際的環(huán)境溫度）使鐵鈍化的硝酸的最低濃度；
（4）重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)平均加水量=$\frac{2.3+2.5+2.4}{3}$ml=2.4ml，溶質(zhì)守恒計(jì)算，將銅絲和鐵絲同時(shí)插入濃硝酸中，觀察到靈敏電流計(jì)指針先指向銅絲，但又迅速反轉(zhuǎn)（只需1-2s）指向鐵絲一端，是開(kāi)始貼發(fā)生鈍化后做正極，銅做負(fù)極；
（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；

解答 解：（1）在該裝置中儀器a因其作用而稱(chēng)為鹽橋；鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化，所以銅是正極，所以鐵是正極，故答案為：鹽橋；正；
（2）根據(jù)c=$\frac{1000ρw}{M}$=$\frac{1000×1.4×65%}{63}$=14.4mol/L；正極是硝酸根離子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O，
故答案為：14.4mol/L；NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O；
（3）溫度相同條件下加入水探究一定溫度下（實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)際的環(huán)境溫度）使鐵鈍化的硝酸的最低濃度，改變加入水的量體壇就鈍化濃度，所以溫度不變，故T₁=T₂ ，
故答案為：=；
（4）重復(fù)三次實(shí)驗(yàn)平均加水量=$\frac{2.3+2.5+2.4}{3}$ml=2.4ml，使鐵鈍化的硝酸最低濃度=$\frac{5.0×1.4×65%}{5.0×1.4+2.4}$×100%=48%，利用本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷，若以45%的硝酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（不再注水），鐵不發(fā)生鈍化，鐵做負(fù)極，則電流表的指針應(yīng)指向電極銅電極，
故答案為：48；銅；
（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，應(yīng)在兩側(cè)支管口處均連接導(dǎo)管，將產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中吸收尾氣，避免排放到空氣中污染環(huán)境，
故答案為：缺少尾氣處理裝置，應(yīng)在兩側(cè)支管口處均連接導(dǎo)管，將產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池原理的分析應(yīng)用，注意鐵在常溫下在濃硝酸中的鈍化，實(shí)驗(yàn)探究不同條件下鈍化影響因素的分析判斷，題目難度中等．