Question

某化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下實驗裝置，欲探究銅和濃硝酸的反應(yīng)是否有一氧化氮產(chǎn)生，如果有，什么濃度的硝酸就會產(chǎn)生NO(假設(shè)硝酸和銅的反應(yīng)產(chǎn)物只可能產(chǎn)生NO或NO₂ ，題中所涉氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的數(shù)據(jù)，且忽略反應(yīng)中溶液體積的變化)。

試回答下列問題:

(1)C裝置中將銅粉分散在石棉絨中的原因是：______________________________；

  B裝置的作用為_______________________________________。

(2)在銅和濃硝酸反應(yīng)前，擠壓打氣球鼓入空氣，經(jīng)A、B、C反應(yīng)后，進(jìn)人D中的氣體主要是(填化學(xué)式)，通入該氣體的目的是______________________________；進(jìn)行此步操作時應(yīng)關(guān)閉，打開______(填k₁,k₂或k₃)。

(3)關(guān)閉k₁,k₂，打開k₃ ，由分液漏斗向裝有一定量銅片的D中滴加14 mol/L濃硝酸10. 00 mL。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。你認(rèn)為這么操作的目的是______________。

(4)若E中出現(xiàn)倒吸，可采取的應(yīng)急操作是____________________________。

(5)從E裝置所得溶液中取出25. 00 mL，加2-3滴酚酞試液，用0. 1000 mol/L的NaOH溶液滴定，當(dāng)?shù)味ㄟ_(dá)到終點(diǎn)時消耗NaOH溶液50. 00 mL；若實驗結(jié)束后冷卻到常溫，準(zhǔn)確測得F裝置實驗前后量氣管的讀數(shù)差值為386. 00 mL。從上述所得數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、分析，試判斷_____________(“能”或“不能”)完成實驗的探究目的;上述銅與濃硝酸反應(yīng)中銅片____________(填‘過足”、“不足”或“恰好”)。

Answer 1

【知識點(diǎn)】硝酸的化學(xué)性質(zhì)  實驗綜合 D4  J5

【答案解析】(1)銅粉分散在石棉絨中，能增大與空氣的接觸面積，有利于除去空氣中的氧氣(2分)

  既能干燥氣體防止加熱時儀器炸裂，同時直立于水面F的玻璃管平衡內(nèi)外氣壓，能顯示實驗過程是否存在堵塞，防止發(fā)生危險(2分)

  (2)N₂(1分)趕走裝置中的空氣(氧氣)，防止可能生成的NO與O₂反應(yīng)而影響實驗結(jié)論(2分)

  k₃   k₁、k₂（共2分，2空全隊才得分）

  (3)將反應(yīng)產(chǎn)生的全部氣體趕出。使其與E中水完全反應(yīng)(2分)

  (4)及時的關(guān)閉k₃(或?qū)�F 中的量氣管向下移動，但不能讓其中的水溢出)(1分)

  (5)能(1分)    不足(1分)

  解析：（1）將銅粉分散在石棉絨中可以增大銅粉與氧氣的接觸面積，加快反應(yīng)速率，有利于除去空氣中的氧氣；B裝置的作用為既能干燥氣體防止加熱時儀器炸裂，同時直立于水面F的玻璃管平衡內(nèi)外氣壓，能顯示實驗過程是否存在堵塞，防止發(fā)生危險；
（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?/p>

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；
（3）關(guān)閉K₁、K₂，打開K₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸，Cu和濃硝酸反應(yīng)結(jié)束后，通過分液漏斗向D中加入CCl₄至滿，因為氮?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；
（4）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，；
（5）E裝置所得溶液為100ml，取出25.00mL，用0.1000mol•L^-1的NaOH溶液滴定，當(dāng)?shù)味ㄍ瓿珊笙�耗NaOH溶液50.00mL，設(shè)硝酸濃度為C，則25.00mL×C=50.00mL×0.1000mol•L^-1，C=0.20mol/L，E裝置中生成的硝酸溶液體積為100ml，濃度為0.20mol/L，所以生成硝酸物質(zhì)的量為0.02mol，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0.01mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224ml，加上原來試管中的氮?dú)?0ml，共計274ml，小于題干中實驗測得的氣體體積386.00ml．說明銅和濃硝酸反應(yīng)的過程中生成二氧化氮?dú)怏w同時也生成了一氧化氮?dú)怏w，而實驗?zāi)康氖翘骄裤~和濃硝酸的反應(yīng)是否有一氧化氮產(chǎn)生，所以能完成實驗的探究目的。

根據(jù)分析銅和濃硝酸反應(yīng)涉及：Cu+4HNO₃=Cu(NO₃)₂+2NO₂+2H₂O   3Cu+8HNO₃=Cu(NO₃)₂+NO+H₂O，利用兩種氣體計算消耗的硝酸總物質(zhì)的量為：，實驗加入硝酸的物質(zhì)的量為，所以硝酸未完全反應(yīng)，說明加的銅片不足。

【思路點(diǎn)撥】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，關(guān)鍵是理解整套裝置的目的是檢驗銅和濃硝酸反應(yīng)過程中是否有一氧化氮?dú)怏w的生成，需要保證裝置中不含有氧氣，計算部分較繁瑣。