Question

17．某化學(xué)興趣小組欲驗(yàn)證：“銅和一定量的濃硝酸反應(yīng)有一氧化氮產(chǎn)生”．設(shè)計(jì)如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．（假設(shè)氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定，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）在銅和濃硝酸反應(yīng)前，擠壓打氣球（球內(nèi)充滿空氣），經(jīng)A、B、C反應(yīng)后，進(jìn)入D中的氣體主要成分是N₂ （填化學(xué)式）；進(jìn)行此步操作時(shí)應(yīng)關(guān)閉K₃，打開K₁、K₂（填K₁、K₂或K₃）．
（2）關(guān)閉K₁、K₂，打開K₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸，此時(shí)D中一定發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．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．
（3）若E裝置中出現(xiàn)倒吸，可采取的應(yīng)急操作是向下調(diào)節(jié)量氣管（或及時(shí)關(guān)閉K₃）．
（4）經(jīng)測(cè)定，E裝置中所得硝酸的物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L，實(shí)驗(yàn)測(cè)得F裝置所收集到的氣體體積為120 mL，則銅和一定量的濃硝酸反應(yīng)有  （填“有”或“無(wú)”）NO生成，其依據(jù)是（請(qǐng)用數(shù)據(jù)和文字說(shuō)明）E裝置中生成100mL、0.05mol/L^-1硝酸時(shí)產(chǎn)生的NO約為56mL，而試管中原有50mLN₂，二者之和小于120mL，說(shuō)明生成NO₂的同時(shí)有NO生成．

Answer 1

分析 （1）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮?dú)狻⒍�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；按照氣體流向進(jìn)行開關(guān)的操作；
（2）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；
（3）根據(jù)裝置的特點(diǎn)和壓強(qiáng)關(guān)系進(jìn)行分析判斷；
（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）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮?dú)狻⒍�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)庖罁?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；
（2）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，
故答案為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（3）DEF在關(guān)閉K₃后裝置是一套氣密性完好的裝置，若E中出現(xiàn)倒吸，可以調(diào)節(jié)F中量氣管的液體高度改變壓強(qiáng)，向下調(diào)節(jié)量氣管，使E中的壓強(qiáng)減少，防止液體進(jìn)入E發(fā)生倒吸，或直接關(guān)閉K₃，不讓液體進(jìn)入E裝置，
故答案為：向下調(diào)節(jié)量氣管（或及時(shí)關(guān)閉K₃）；
（4）通過計(jì)算分析判斷，E裝置中生成的硝酸溶液體積為100ml，濃度為0.05mol/L，所以生成硝酸物質(zhì)的量為0.005mol，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0.0025mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56ml，加上原來(lái)試管中的氮?dú)?0ml，共計(jì)106ml，小于題干中實(shí)驗(yàn)測(cè)得的氣體體積120ml．說(shuō)明銅和濃硝酸反應(yīng)的過程中生成二氧化氮?dú)怏w同時(shí)也生成了一氧化氮?dú)怏w，
故答案為：有；E裝置中生成100mL、0.05 mol/L^-1硝酸時(shí)產(chǎn)生的NO約為56 mL，而試管中原有50 mL N₂，二者之和小于120mL，說(shuō)明生成NO₂的同時(shí)有NO生成．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及硝酸的化學(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，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．