Question

某化學(xué)興趣小組欲設(shè)計(jì)使用如下裝置探究：銅和一定量的濃硝酸反應(yīng)是否有一氧化氮產(chǎn)生．（假設(shè)氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況，導(dǎo)氣管中氣體體積忽略不計(jì)，且忽略反應(yīng)中的溶液體積變化）

試回答下列問題：
（1）銅粉的作用是

 

；
（2）在銅和濃硝酸反應(yīng)前，擠壓打氣球，經(jīng)A、B、C反應(yīng)后，進(jìn)入D中的氣體是

 

（填化學(xué)式），進(jìn)行此步操作時(shí)應(yīng)關(guān)閉

 

，打開

 

 （填k₁、k₂或k₃）；
（3）關(guān)閉k₁、k₂，打開k₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸．待Cu和濃硝酸反應(yīng)結(jié)束后，再通過分液漏斗向D中加入CCl₄至滿．則D中一定發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：

 

；
（4）E裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；從E裝置所得溶液中取出25.00mL，用0.1000mol/L的NaOH溶液進(jìn)行中和，當(dāng)恰好呈中性時(shí)消耗NaOH溶液18.00mL，若實(shí)驗(yàn)測(cè)得F裝置所收集到的氣體體積為139.00mL，則氣體的成分為

 

（填化學(xué)式），則銅和一定量的濃硝酸反應(yīng)有

 

 mL NO生成．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析，一氧化氮與氧氣接觸會(huì)反應(yīng)得到二氧化氮，氧氣可以和金屬銅在加熱下反應(yīng)，據(jù)此回答；
（2）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮?dú)�、二氧化碳、水蒸氣等，通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過濃硫酸除去水蒸氣；C裝置是反應(yīng)掉空氣中的氧氣；D裝置是驗(yàn)證銅和濃硝酸反應(yīng)中可能產(chǎn)生一氧化氮?dú)怏w，必須保證不能含有氧氣，才能在后續(xù)試驗(yàn)中通過測(cè)定氣體體積判斷一氧化氮?dú)怏w的存在，所以D中充滿氮?dú)怏w積為50ml；按照氣體流向進(jìn)行開關(guān)的操作；
（3）D中發(fā)生的反應(yīng)一定是銅和濃硝酸的反應(yīng)生成二氧化氮?dú)怏w，同時(shí)可能硝酸變稀生成一氧化氮?dú)怏w；加入四氯化碳的目的是把生成的氣體全部排到E中吸收；
（4）根據(jù)E中生成的硝酸溶液體積為100ml，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算生成的一氧化氮?dú)怏w，一氧化氮和氮?dú)獾捏w積之和與收集的氣體體積比較判斷．

解答： 解：（1）氧氣可以和金屬銅在加熱下反應(yīng)，可以防止一氧化氮與氧氣接觸反應(yīng)得到二氧化氮，故答案為：除去空氣中的氧氣，防止干擾實(shí)驗(yàn)；
（2）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮?dú)�、二氧化碳、水蒸氣等，通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過濃硫酸除去水蒸氣；C裝置是反應(yīng)掉空氣中的氧氣，所以進(jìn)入D裝置的氣體主要是氮?dú)猓�試管體積為50ml，進(jìn)入的氮?dú)怏w積為50ml，通入氮?dú)饽康氖前言嚬苤械目諝馀艃�，避免生成的一氧化氮�(dú)怏w被氧氣氧化為二氧化氮，無法驗(yàn)證銅和濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)物中 有一氧化氮?dú)怏w生成，依據(jù)氣體流向，開關(guān)操作是關(guān)閉K₃，打開K₁、K₂，讓氮?dú)獍言嚬苤械目諝廒s凈，更好的利用后續(xù)試驗(yàn)測(cè)定氣體體積和驗(yàn)證一氧化氮?dú)怏w的生成，
故答案為：N₂；K₃ ；K₁、K₂；
（3）關(guān)閉K₁、K₂，打開K₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸，一定發(fā)生的反應(yīng)是銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅二氧化氮和水，可能發(fā)生的反應(yīng)是濃硝酸變稀后和銅的反應(yīng)生成硝酸銅一氧化氮和水；D中一定發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；通過分液漏斗向D中加入CCl₄至滿，因?yàn)榈獨(dú)夂偷�氧化物不溶于四氯化碳，是為了把氮�(dú)夂蜕�成的氣體全部排入到E裝置吸收，故答案為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（4）E裝置所得溶液調(diào)節(jié)為100ml，取出25.00mL，加兩滴酚酞，用0.1000mol?L^-1的NaOH溶液滴定，當(dāng)?shù)味ㄍ瓿珊笙�耗NaOH溶液18.00mL，設(shè)硝酸濃度為C，發(fā)生的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是H⁺+OH^-=H₂O，25.00mL×C=18.00mL×0.1000mol?L^-1，C=0.0720mol/L，所以生成硝酸物質(zhì)的量為0.0072mol，根據(jù)化學(xué)方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成的一氧化氮?dú)怏w物質(zhì)的量為0.0036mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=0.0036mol×22.4L/mol=0.08064L=80.64ml，加上原來試管中的氮?dú)?0ml，共計(jì)130.64ml，小于題干中實(shí)驗(yàn)測(cè)得的氣體體積139.00ml．說明銅和濃硝酸反應(yīng)的過程中生成了一氧化氮?dú)怏w，同時(shí)裝置中含有氮?dú)獯嬖�，氣體的成分是N₂和NO．
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；N₂和NO；80.6．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了硝酸的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)用，量氣管的正確使用方法，主要是分析裝置中的氣體流向和各裝置的作用，裝置圖中的隱含條件氣體體積的應(yīng)用，酸堿反應(yīng)的計(jì)算，關(guān)鍵是整套裝置的目的是檢驗(yàn)銅和濃硝酸反應(yīng)過程中 是否有一氧化氮?dú)怏w的生成，需要保證裝置中不能含有氧氣，才能準(zhǔn)確測(cè)得，否則不能計(jì)算檢驗(yàn)，題目較難，需要具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基本操作技能．