Question

15．用下列儀器、藥品驗(yàn)證由銅和適量濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中含NO（儀器可選擇使用，N₂和O₂的用量可自由控制）．
已知：①NO+NO₂+2OH^-→2NO₂^-+H₂O
②氣體液化溫度：NO₂ 21℃，NO-152℃
試回答：
（1）寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu+4HNO_3（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O．
（2）選擇所需的儀器的連接順序（按左→右連接，填各接口的編號(hào)）為1-5-4-10-11-6-7-3（或1-5-4-11-10-6-7-3）．在填加藥品前應(yīng)先進(jìn)行的操作是檢驗(yàn)裝置的氣密性．
（3）反應(yīng)前先通入N₂，目的是排盡空氣，防止NO被氧化；
（4）確認(rèn)氣體中含NO的現(xiàn)象是通入O₂后有紅棕色生成．
（5）裝置B、F的作用是吸收尾氣；分離NO、NO₂．
（6）若從A出來的混合氣體中NO₂、NO的體積轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況下分別為V₁mL、V₂mL（V₁＜V₂），且最終氮的氧化物完全被溶液吸收，裝置中至少需要充入氧氣的體積為：1.4V₂（相同狀態(tài)下）．

Answer 1

分析 （1）裝置A中銅與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水；硝酸變淡，Cu與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、NO和水；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和各部分的作用確定連接順序，洗氣需長(zhǎng)管進(jìn)短管出，排氣需根據(jù)密度大小選擇導(dǎo)管的進(jìn)出端，在裝入藥品前應(yīng)先檢驗(yàn)裝置的氣密性；
（3）NO易被氧化成二氧化氮；
（4）二氧化氮為紅棕色氣體，NO易被氧化成二氧化氮，氣體中含NO，通入O₂后有紅棕色生成；
（5）裝置B吸收尾氣，根據(jù)氣體液化溫度分析F的作用；
（6）根據(jù)4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃分析．

解答 解：（1）裝置A中銅與濃硝酸反應(yīng)，銅被氧化成硝酸銅，硝酸被還原成二氧化氮，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：Cu+4HNO_3（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，硝酸變淡，Cu與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、NO和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案為：Cu+4HNO_3（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（2）A中銅與濃硝酸反應(yīng)NO₂進(jìn)入C濃硫酸干燥，洗氣需長(zhǎng)管進(jìn)短管出，儀器連接順序?yàn)椋?-5，NO₂ 21℃，NO-152℃，然后進(jìn)入F冰水混合物冷卻使二氧化氮液化分離，剩余的NO進(jìn)入D與氧氣反應(yīng)，最后連接尾氣處理裝置，所以儀器連接順序?yàn)椋?-5-4-10-11-6-7-3（或1-5-4-11-10-6-7-3）；凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前一定要檢查裝置的氣密性，所以該實(shí)驗(yàn)在裝入藥品前應(yīng)先檢驗(yàn)裝置的氣密性，
故答案為：1-5-4-10-11-6-7-3（或1-5-4-11-10-6-7-3）；檢驗(yàn)裝置的氣密性；
（3）因NO易被氧化，若裝置中存在氧氣則不能說明NO的存在，所以反應(yīng)前先通入N₂目的是排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化，
故答案為：排盡空氣，防止NO被氧化；
（4）因NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，則確認(rèn)氣體中含NO的現(xiàn)象是觀察到D中燒瓶?jī)?nèi)通入O₂后，無色氣體變成紅棕色，
故答案為：通入O₂后有紅棕色生成；
（5）裝置B中盛放氫氧化鈉，吸收尾氣，反應(yīng)為：2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O，已知?dú)怏w液化溫度：NO₂：21℃，NO：-152℃，所以裝置F通過冰水混合物的冷卻二氧化氮變?yōu)橐后w，一氧化氮仍為氣體，使二者分離，
故答案為：吸收尾氣；分離NO、NO₂；
（6）NO₂吸收無需氧氣，一氧化氮吸收的反應(yīng)為：4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，所以V₂mLNO至少需要充入氧氣的體積為：0.75V₂，
故答案為：0.75V₂．

點(diǎn)評(píng) 本題以硝酸的性質(zhì)為載體，考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置的理解以實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是理解實(shí)驗(yàn)原理以及掌握氮及其化合物的性質(zhì)，題目難度中等．