Question

某研究性學(xué)習(xí)小組，用濃硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸餾水、氫氧化鈉溶液及二氧化碳等藥品，按下圖裝置進(jìn)行試驗(yàn)（夾持儀器已略去），探究濃、稀硝酸氧化性的相對(duì)強(qiáng)弱．實(shí)驗(yàn)表明濃硝酸能將NO氧化成NO₂，而稀硝酸不能氧化NO，由此得出的結(jié)論是濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸．

（1）裝置①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（2）裝置②的藥品是水，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（3）裝置③中盛放3mo/L稀硝酸、裝置④中盛放濃硝酸，則裝置④的液面上面可觀察到

 

；裝置⑥中盛放氫氧化鈉溶液，其作用是

 

．
（4）檢驗(yàn)裝置的氣密性后，加入藥品．在裝置①滴加濃硝酸之前，需打開彈簧夾，通入CO₂一段時(shí)間，再關(guān)閉彈簧夾，該操作目的是

 

．
（5）試驗(yàn)結(jié)束后，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍(lán)色．甲同學(xué)認(rèn)為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高所致，而乙同學(xué)認(rèn)為是該溶液中溶解了生成的氣體．同學(xué)們分別設(shè)計(jì)了以下3個(gè)試驗(yàn)來判斷兩種看法是否正確．這些方案中可行的是

 

（選填序號(hào)字母）
a．加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
b．加水稀釋綠色溶液，觀察顏色變化
c．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化．

Answer 1

分析：（1）銅與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮與水；
（2）進(jìn)入裝置②中的氣體為二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸與NO；
（3）進(jìn)入裝置④的氣體為NO，濃硝酸能將NO氧化成NO₂，由裝置④出來的尾氣中含有NO、NO₂，NO、NO₂都是有毒氣體，直接排放為污染空氣；
（4）裝置中殘存的空氣能氧化NO而對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾；
（5）根據(jù)是否改變?nèi)芤褐邢跛徙~的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或溶解氣體的濃度判斷．

解答：解：（1）Cu與濃HNO₃反應(yīng)生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O，反應(yīng)方程式為Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（2）二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸與NO，反應(yīng)方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（3）進(jìn)入裝置④的氣體為NO，濃硝酸能將NO氧化成NO₂，裝置④液面的上方會(huì)產(chǎn)生紅棕色氣體，
由裝置④出來的尾氣中含有NO、NO₂，NO、NO₂都是有毒氣體，直接排放為污染空氣，故裝置⑥中盛放氫氧化鈉溶液吸收NO、NO₂，防止污染大氣，
故答案為：液面的上方會(huì)產(chǎn)生紅棕色氣體； 吸收尾氣中的NO、NO₂，防止污染大氣；
（4）由于裝置中殘存的空氣，能氧化NO而對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾，所以滴加濃HNO₃之前需要通入一段時(shí)間CO₂趕走裝置中的空氣，
故答案為：趕凈裝置中的空氣，使整個(gè)裝置充滿CO₂，防止裝置②中反應(yīng)生成的NO被空氣氧化；
（5）要證明是Cu（NO₃）₂濃度過高或是溶解了NO₂導(dǎo)致裝置①中溶液呈綠色，一是可設(shè)計(jì)將溶解的NO₂趕走或向硝酸銅溶液中通入二氧化氮，再觀察顏色變化，a、c方案符合；二是降低溶液中Cu（NO₃）₂溶液的濃度，觀察顏色變化，d方案符合．
a．加熱可以降低NO₂溶解度，通過觀察顏色變化可以判斷，故a正確；
b．加水稀釋，硝酸銅難度降低，二氧化氮反應(yīng)，無法判斷，故b錯(cuò)誤；
c．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，增大溶液中NO₂濃度，通過觀察顏色變化可以判斷，故c正確；
故選ac．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查HNO₃的性質(zhì)、物質(zhì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用對(duì)比的方法判斷硝酸的性質(zhì)，題目難度中等，是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)與學(xué)生綜合能力的考查，理解原理與各裝置作用是解題的關(guān)鍵．