Question

3．欲用濃硝酸法測定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分數(shù)（測定反應后生成氣體的量），但資料表明：①反應中除生成NO₂氣體外還有少量NO生成；②常溫下NO₂和N₂O₄混合存在，在低于0℃時，幾乎只有無色的N₂O₄液體或晶體存在．為完成測定并驗證確有NO生成，有人設計了如圖所示的實驗裝置．

（1）實驗開始前要先打開A部分的活塞K₁，持續(xù)通一段時間的氮氣再關閉K₁，這樣做的目的是排盡裝置中的空氣，防止生成的NO被氧化．
（2）裝置中B瓶的作用是除去氣流中的水蒸氣．
（3）A中的反應停止后，打開D中的活塞K₂，并通入氧氣，若反應確有NO產(chǎn)生，則D中應出現(xiàn)的現(xiàn)象是瓶內(nèi)出現(xiàn)紅棕色．
（4）為減少測量誤差，在A中反應完成和D中出現(xiàn)現(xiàn)象后，還應繼續(xù)進行的操作是打開K₁、K₂持續(xù)通入一段時間的N₂和O₂．
（5）C裝置燒瓶中的物質(zhì)是液態(tài)或固態(tài)的N₂O₄，用簡單的實驗證實你的判斷：在通風廚從冰鹽水中取出燒瓶，觀察到燒瓶中液體或固體迅速消失，瓶中充滿紅棕色氣體，證明燒瓶中的物質(zhì)是液態(tài)或固態(tài)的N₂O₄．
（6）實驗已測出一定質(zhì)量的銅銀合金完全反應后E裝置的生成物中含氮元素的質(zhì)量，為確定合金中銅的質(zhì)量分數(shù)還需測定的數(shù)據(jù)是C中圓底燒瓶在實驗前后增加的質(zhì)量．

Answer 1

分析 實驗開始前要先打開A部分的活塞K₁，持續(xù)通一段時間的氮氣再關閉K₁，排盡裝置中的空氣，滴入濃硝酸反應生成二氧化氮和一氧化氮氣體，干燥后通過裝置C，在低于0℃時幾乎只有無色的N₂O₄液體或晶體存在，A中的反應停止后，打開D中的活塞K₂，并通入氧氣，若反應確有NO產(chǎn)生，則D中出現(xiàn)紅棕色氣體，說明有一氧化氮氣體生成，剩余氣體用氫氧化鈉溶液吸收；
（1）通入氮氣是排除裝置中的空氣，避免生成的一氧化氮氣體被氧化為二氧化氮；
（2）B裝置是利用濃硫酸的吸水性吸收氣體中的水蒸氣避免在C中 冷卻后水和二氧化氮反應生成一氧化氮；
（3）一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色氣體二氧化氮氣體；
（4）由于裝置中有殘留的氣體，所以要打開K₁、K₂持續(xù)通入一段時間的N₂和O₂，以把氣體完全排盡；
（5）根據(jù)“在低于0℃時，幾乎只有無色的N₂O₄液體或晶體存在”進行判斷；將C中物質(zhì)在通風廚中取出后，溫度升高，會出現(xiàn)紅棕色的二氧化氮，從而證明C物質(zhì)成分；
（6）要計算銅質(zhì)量分數(shù)，還需要計算出生成的N₂O₄的質(zhì)量，所以還需要測量C中燒燒瓶在實驗前后增加的質(zhì)量．

解答 解：（1）通入氮氣是排除裝置中的空氣，避免生成的一氧化氮氣體被氧化為二氧化氮；
故答案為：排盡裝置中的空氣，防止生成的NO被氧化；
（2）B裝置是利用濃硫酸的吸水性吸收氣體中的水蒸氣避免在C中冷卻后水和二氧化氮反應生成一氧化氮，
故答案為：除去氣流中的水蒸氣；
（3）A中的反應停止后，打開D中的活塞K₂再通入氧氣，若反應中確有NO產(chǎn)生，一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色氣體二氧化氮氣體，
故答案為：瓶內(nèi)出現(xiàn)紅棕色；
（4）由于裝置中有殘留的氣體，所以在A中反應完成和D中出現(xiàn)現(xiàn)象后還須進行的操作是：打開K₁、K₂持續(xù)通入一段時間的N₂和O₂，以把氣體完全排盡；
故答案為：打開K₁、K₂持續(xù)通入一段時間的N₂和O₂；
（5）根據(jù)“在低于0℃時，幾乎只有無色的N₂O₄液體或晶體存在”可知，C中的物質(zhì)為液態(tài)或固態(tài)的N₂O₄；證明C中物質(zhì)的方法為：在通風廚從冰鹽水中取出燒瓶，觀察到燒瓶中液體或固體迅速消失，瓶中充滿紅棕色氣體，證明燒瓶中的物質(zhì)是液態(tài)或固態(tài)的N₂O₄，
故答案為：液態(tài)或固態(tài)的N₂O₄；在通風廚從冰鹽水中取出燒瓶，觀察到燒瓶中液體或固體迅速消失，瓶中充滿紅棕色氣體，證明燒瓶中的物質(zhì)是液態(tài)或固態(tài)的N₂O₄；
（6）要計算銅質(zhì)量分數(shù)，還需要計算出生成的N₂O₄的質(zhì)量．所以還需要測量C中燒燒瓶在實驗前后增加的質(zhì)量，
故答案為：C中圓底燒瓶在實驗前后增加的質(zhì)量．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗設計及硝酸性質(zhì)的應用，題目難度中等，要求學生熟練掌握化學實驗基本操作方法，明確實驗目的為解答關鍵，注意合理把握性質(zhì)實驗方案設計與評價原則．