Question

某學習小組設計了如圖裝置進行濃、稀硝酸分別與NO反應的實驗，以探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱（夾持儀器已略去）．
還可選用的藥品：濃硝酸、3mol?L^-1稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、足量氫氧化鈉溶液
已知：
①濃硝酸能將NO氧化成NO₂，而稀硝酸不能氧化NO．由此可得出濃硝酸的氧化性強于稀硝酸的結論．
②氫氧化鈉溶液不與NO反應，但能與NO₂發(fā)生反應，生成NaNO₃與NaNO₂
（1）加藥品時，若已知③中裝的是稀硝酸，為了達到探究目的，并避免實驗過程有害氣體排放到空氣中，則還應在裝置②、④、⑥中依次加入的藥品是

水

、

濃硝酸

、

氫氧化鈉溶液

．
（2）滴加濃硝酸之前，應打開彈簧夾a，通入N₂一段時間，目的是

趕凈裝置中的空氣，使整個裝置充滿氮氣，防止裝置②中反應生成的NO被空氣氧化

．關閉彈簧夾a后，還應進行的操作是

將裝置⑤中的導管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)

，然后再打開彈簧夾b，滴加濃硝酸．
（3）寫出裝置①中發(fā)生反應的化學方程式

Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O

．
（4）裝置②的作用是

將NO₂轉化為NO

．裝置⑥的作用是

2NO₂+2OH^-=NO₃^-+NO₂^-+H₂O

（用離子方程式表示）．
（5）該小組得出探究結論所依據(jù)的實驗現(xiàn)象是

裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色

．
（6）實驗結束后，同學們發(fā)現(xiàn)裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色．甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分數(shù)較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體．同學們分別設計了以下4個實驗來判斷兩種看法是否正確．這些方案中可行的是（選填序號字母）

acd

．
a．加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
b．加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化
c．向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化
d．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化．

Answer 1

分析：（1）結合實驗目，根據(jù)裝置特點分析各裝置的作用，再根據(jù)物質的性質的判斷；
（2）裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產(chǎn)生干擾；NO有毒會污染大氣，裝置⑤是收集NO，據(jù)此判斷操作．
（3）Cu與濃HNO₃反應生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O．
（4）根據(jù)實驗目的及裝置圖可知，裝置②產(chǎn)生NO，；由信息可知，氫氧化鈉溶液與NO₂發(fā)生反應生成NaNO₃與NaNO₂．
 （5）根據(jù)對比實驗與性質判斷裝置③、④的實驗現(xiàn)象．
（6）根據(jù)是否改變?nèi)芤褐邢跛徙~的質量分數(shù)或溶解氣體的濃度判斷．

解答：解：（1）根據(jù)裝置特點和實驗目的，裝置②產(chǎn)生NO，二氧化氮與水反應生成NO，故裝置②中盛放水，裝置④檢驗濃硝酸能將NO氧化成NO₂，故裝置④中盛放濃硝酸，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂防止污染大氣．
故答案為：水、濃硝酸、氫氧化鈉溶液；
（2）由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產(chǎn)生干擾，所以滴加濃HNO₃之前需要通入一段時間N₂趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)防止反應產(chǎn)生的NO氣體逸出．
故答案為：趕凈裝置中的空氣，使整個裝置充滿氮氣，防止裝置②中反應生成的NO被空氣氧化；將裝置⑤中的導管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)；
（3）Cu與濃HNO₃反應生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O，反應方程式為Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（4）裝置②中盛放H₂O，使NO₂與H₂O反應3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成NO；裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂防止污染大氣，NaOH溶液與NO₂反應生成NaNO₃與NaNO₂，反應離子方程式為2NO₂+2OH^-=NO₃^-+NO₂^-+H₂O．
故答案為：將NO₂轉化為NO； 2NO₂+2OH^-=NO₃^-+NO₂^-+H₂O；
 （5）NO通過稀HNO₃溶液后，若無紅棕色NO₂產(chǎn)生，說明稀HNO₃不能氧化NO，所以盛放稀HNO₃裝置的液面上方?jīng)]有顏色變化即可說明之．裝置④中盛放的是濃HNO₃，若濃HNO₃能氧化NO則裝置④液面的上方會產(chǎn)生紅棕色氣體．
故答案為：裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色；
（6）要證明是Cu（NO₃）₂濃度過低或是溶解了NO₂導致裝置①中溶液呈綠色，一是可設計將溶解的NO₂趕走，再觀察顏色變化，a、c方案符合；二是增加溶液中Cu（NO₃）₂溶液的濃度，觀察反應后的顏色變化，d方案符合．
故選：a c d．

點評：本題主要考查HNO₃的性質、屬物質驗證性實驗設計，利用對比的方法判斷硝酸的性質．物質驗證性實驗方案的設計如下：結合已知的物質具有的性質，選擇合適的試劑，設計具體實驗方案驗證物質是否具有該性質．對有毒氣體要設計尾氣處理裝置，防止污染環(huán)境．