Question

10．（1）HNO₃與金屬反應(yīng)情況多種多樣．為探究HNO₃性質(zhì)，某興趣小組作如下探究：用濃硝酸和水按照不同體積比配成不同濃度的硝酸溶液，各取10mL硝酸溶液分別與銅片反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)記錄如下：

序號(hào)	濃硝酸與水的體積比	實(shí) 驗(yàn) 現(xiàn) 象
Ⅰ	1﹕1	反應(yīng)速率快，溶液很快變成藍(lán)色，銅絲表面有大量氣泡冒出，氣體呈紅棕色
Ⅱ	1﹕3	反應(yīng)速率較快，溶液變成藍(lán)色，銅絲表面有大量氣泡冒出，氣體無(wú)色
Ⅲ	1﹕5	反應(yīng)速率慢，微熱后速率加快，溶液變成藍(lán)色，銅絲表面有氣泡冒出，氣體無(wú)色

制備NO氣體最適宜的是：實(shí)驗(yàn)Ⅱ，理由是：產(chǎn)物是NO，反應(yīng)速率較快（不用加熱）．
（2）興趣小組以木炭和濃硝酸為起始原料，探究一氧化氮與過(guò)氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉．設(shè)計(jì)裝置如下（忽略裝置中空氣的影響），請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

①組裝好儀器后，必須進(jìn)行的一項(xiàng)操作是：檢查裝置的氣密性．
②推測(cè)B中可以觀察到的主要現(xiàn)象是：銅片逐漸溶解，溶液逐漸變藍(lán)，產(chǎn)生無(wú)色氣泡；C裝置的作用是：除去NO中混有的CO₂．
③裝置D中除生成NaNO₂外，還有另一種固態(tài)物質(zhì)Y，Y的化學(xué)式是：NaOH．可以通過(guò)適當(dāng)改進(jìn)，不產(chǎn)生Y物質(zhì)，請(qǐng)你提出改進(jìn)方法：用裝有堿石灰的干燥管代替C裝置．
④E裝置的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵何矚馓幚恚�防止有害氣體對(duì)大氣污染．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)I氣體呈紅棕色為二氧化氮，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ產(chǎn)生無(wú)色氣體為NO，制備NO氣體最適宜的方案應(yīng)該是反應(yīng)速率較快，制得的氣體是一氧化氮的方案；
（2）以木炭和濃硝酸為起始原料，探究一氧化氮與過(guò)氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉，由圖可知，組裝好儀器后，先檢查裝置的氣密性，A中發(fā)生C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，B中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，然后Cu與硝酸反應(yīng)生成一氧化氮，C中利用NaOH溶液吸收二氧化碳，在D中一氧化氮與過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成亞硝酸鈉，可能還發(fā)生水與過(guò)氧化鈉的反應(yīng)生成NaOH，X可用強(qiáng)氧化劑，如最后通過(guò)酸性高錳酸鉀溶液除去剩余一氧化氮防止污染空氣，一氧化氮可被酸性KMnO₄溶液氧化硝酸；結(jié)合信息可知在酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn²⁺，據(jù)氧化還原反應(yīng)可知NO₂^-氧化生成NO₃^-，以此來(lái)解答．
①組裝好儀器后，必須進(jìn)行的一項(xiàng)操作是檢查裝置的氣密性；
②B中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，據(jù)此分析現(xiàn)象，C中利用NaOH溶液吸收二氧化碳；
③在D中一氧化氮與過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成亞硝酸鈉，可能還發(fā)生水與過(guò)氧化鈉的反應(yīng)生成NaOH，不產(chǎn)生NaOH，用裝有堿石灰的干燥管代替C裝置；
④X可用強(qiáng)氧化劑，如NO可被酸性KMnO₄溶液氧化為硝酸，通過(guò)酸性高錳酸鉀溶液除去剩余NO，生成硝酸，防止污染空氣．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)I氣體呈紅棕色為二氧化氮，實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ金屬銅和硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和一氧化氮、水，方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，依據(jù)上表，實(shí)驗(yàn)Ⅱ的產(chǎn)物是NO，且反應(yīng)速率較快（不用加熱），所以制備NO氣體最適宜的是實(shí)驗(yàn)Ⅱ，
故答案為：實(shí)驗(yàn)Ⅱ；產(chǎn)物是NO，反應(yīng)速率較快（不用加熱）；
（2）①組裝好儀器后，為確保裝置氣密性良好，實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的一項(xiàng)操作是檢查裝置的氣密性，
故答案為：檢查裝置的氣密性；
②根據(jù)裝置圖可知，A中產(chǎn)生的NO₂在B中與水反應(yīng)生成HNO₃和NO，其中HNO₃與銅反應(yīng)，故銅片溶解，溶液變藍(lán)，產(chǎn)生氣泡；由于A中還產(chǎn)生了CO₂，故在通入D之前應(yīng)先用氫氧化鈉溶液將其除去NO中混有的CO₂；
故答案為：銅片逐漸溶解，溶液逐漸變藍(lán)，產(chǎn)生無(wú)色氣泡；除去NO中混有的CO₂；
③由于NO通過(guò)氫氧化鈉溶液進(jìn)入D裝置時(shí)會(huì)帶入水蒸氣，根據(jù)原子守恒可知，生成的固體物質(zhì)應(yīng)該還有NaOH；若要避免生成NaOH，應(yīng)該除去水蒸氣，則改進(jìn)方法為用裝有堿石灰的干燥管代替C裝置，
故答案為：NaOH；用裝有堿石灰的干燥管代替C裝置；
④X可用強(qiáng)氧化劑，如NO可被酸性KMnO₄溶液氧化為硝酸，通過(guò)酸性高錳酸鉀溶液除去剩余一氧化氮，生成硝酸，防止污染空氣，
故答案為：尾氣處理，防止有害氣體對(duì)大氣污染．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)、探究一氧化氮與過(guò)氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉，把握裝置的作用、氣體的制備實(shí)驗(yàn)等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�注意氮族元素化合物知識(shí)的綜合應(yīng)用，題目難度中等．