Question

20．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了圖1裝置研究硝酸的性質(zhì)．
實(shí)驗(yàn)一：甲組同學(xué)用圖1一裝置來(lái)證實(shí)稀硝酸與銅反應(yīng)生成NO．
（1）裝置中a儀器的名稱為球形干燥管．
（2）加入硝酸的操作：應(yīng)先打開(kāi)活塞A，然后從右管的漏斗中向U形管中逐漸注入稀硝酸．當(dāng)注滿后，應(yīng)關(guān)閉活塞A，此時(shí)觀察到的現(xiàn)象U型管左管中，銅表面有無(wú)色氣體生成，液面下降，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色．待反應(yīng)一會(huì)后若打開(kāi)活塞A，觀察到的現(xiàn)象為在干燥管中看到氣體變?yōu)榧t棕色，左管液面上升．
（3）若要收集NO氣體，下列收集裝置（圖2）中合適的是（填序號(hào)）C、E．

（4）在100mL混合溶液中，HNO₃和H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度分別是0.4mol/L、0.1mol/L向該混合液中加入1.92g銅粉，加熱待充分反應(yīng)后，所得溶液中Cu²⁺的物質(zhì)的量濃度是0.225mol/L．
實(shí)驗(yàn)二：乙組同學(xué)利用上述裝置完成濃硝酸與銅的反應(yīng)
（5）乙組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室里有幾瓶濃硝酸呈黃色，請(qǐng)用化學(xué)方程式解釋這種現(xiàn)象：濃硝酸受熱或見(jiàn)光易分解產(chǎn)生紅棕色的二氧化氮?dú)怏w（4HNO₃$\frac{\underline{\;光照\(chéng);}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O），該氣體溶于濃硝酸中，而使溶液變?yōu)辄S色．

Answer 1

分析 （1）裝置中a儀器的名稱為是球形干燥管；
（2）加入硝酸的操作：應(yīng)先打開(kāi)活塞A保證U形管內(nèi)壓強(qiáng)平衡，且排出氣體，然后從右管的漏斗中向U形管中逐漸注入稀硝酸．當(dāng)注滿后，應(yīng)關(guān)閉活塞A，銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和無(wú)色氣體一氧化氮，硝酸銅為藍(lán)色；待反應(yīng)一會(huì)后若打開(kāi)活塞A，空氣進(jìn)入，一氧化氮被氧化成二氧化氮；
（3）一氧化氮有毒且易和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，一氧化氮不和水反應(yīng)，所以不能用排水法收集，應(yīng)該用排水法收集；
（4）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算1.92g銅物質(zhì)的量，銅屑投入HNO₃和H₂SO₄的混合溶液中發(fā)生的反應(yīng)：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO+4H₂O，結(jié)合銅、硝酸根、氫離子的物質(zhì)的量根據(jù)離子方程式進(jìn)行過(guò)量計(jì)算，再根據(jù)不足的物質(zhì)計(jì)算銅離子的物質(zhì)的量，結(jié)合c=$\frac{n}{V}$計(jì)算銅離子濃度；
（5）硝酸不穩(wěn)定分解產(chǎn)生的二氧化氮溶解其中呈黃色．

解答 解：（1）裝置中a儀器含有典型的球泡特征，為球形干燥管，
故答案為：球形干燥管；
（2）加入硝酸的操作：應(yīng)先打開(kāi)活塞A保證U形管內(nèi)壓強(qiáng)平衡，同時(shí)把U形管左側(cè)的空氣排出，銅絲和硝酸反應(yīng)，所以當(dāng)注滿后，應(yīng)關(guān)閉活塞A，銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和無(wú)色氣體一氧化氮，硝酸銅為藍(lán)色，所以此時(shí)觀察到的現(xiàn)象為U型管左管中，銅表面有無(wú)色氣體生成，液面下降，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色，待反應(yīng)一會(huì)后若打開(kāi)活塞A，空氣進(jìn)入，在干燥管中無(wú)色的一氧化氮被氧化成紅棕色的二氧化氮，左管液面上升，
故答案為：打開(kāi)；關(guān)閉；U型管左管中，銅表面有無(wú)色氣體生成，液面下降，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色；在干燥管中看到氣體變?yōu)榧t棕色，左管液面上升；
（3）一氧化氮有毒且易和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，一氧化氮不和水反應(yīng)，所以不能用排水法收集，應(yīng)該用排水法收集，排水裝置中，氣體的進(jìn)出口符合“短進(jìn)長(zhǎng)出”的原則，故CE符合，
故答案為：C、E；
（4）溶液中的氫離子包括硝酸、硫酸電離的，所以n（H⁺）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×0.1L×2=0.06mol，n（NO₃^-）n=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，1.92g銅的物質(zhì)的量為$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，則：
             3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
           3       8            2
0.03mol   0.08mol       0.02mol
所以氫離子的物質(zhì)的量不足，根據(jù)氫離子的物質(zhì)的量計(jì)算，由離子方程式可知0.06mol氫離子反應(yīng)，生成的銅離子的物質(zhì)的量為0.06mol×$\frac{3}{8}$=0.0225mol，所以溶液中c（Cu²⁺）=$\frac{0.0225mol}{0.1L}$=0.225mol/L，
故答案為：0.225mol/L；
（5）濃硝酸不穩(wěn)定，受熱或見(jiàn)光分解產(chǎn)生的紅棕色二氧化氮溶解其中呈黃色，反應(yīng)方程式為4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;光照\(chéng);}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，
故答案為：濃硝酸受熱或見(jiàn)光易分解產(chǎn)生紅棕色的二氧化氮?dú)怏w（4HNO₃$\frac{\underline{\;光照\(chéng);}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O），該氣體溶于濃硝酸中，而使溶液變?yōu)辄S色．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了硝酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究，側(cè)重于氮氧化物的性質(zhì)的考查，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)及發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意硝酸的性質(zhì)，題目難度中等．