Question

如圖甲是課本中驗證銅和濃硝酸反應的裝置，乙、丙是師生對演示實驗改進后的裝置：

（1）甲、乙、丙三個裝置中共同發(fā)生的離子反應方程式是

 

．
（2）和甲裝置相比，乙裝置的優(yōu)點是

 

．
（3）為了進一步驗證NO₂和水的反應，某學生設(shè)計了丙裝置．檢驗丙裝置是否漏氣的方法是

 

先關(guān)閉彈簧夾

 

，再打開彈簧夾

 

，才能使NO₂氣體充滿②試管．
（4）當氣體充滿②試管后，將銅絲提起與溶液脫離，欲使燒杯中的水進入②試管應如何操作

 

．
（5）當②試管中的NO₂和水充分反應，所得溶液物質(zhì)的量濃度的最大值是

 

．（不考慮NO₂與N₂O₄的轉(zhuǎn)化且該實驗條件下氣體摩爾體積設(shè)為V_m L/mol）

Answer 1

考點：實驗裝置綜合,硝酸的化學性質(zhì),銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：

分析：（1）銅與濃硝酸的反應生成二氧化氮和硝酸銅；
（2）根據(jù)甲乙兩個裝置的不同點分析；
（3）檢驗裝置的氣密性，應該先形成密閉容器，再根據(jù)氣體的熱脹冷縮原理操作；
（4）根據(jù)裝置特點和二氧化氮的性質(zhì)以及噴泉實驗發(fā)生的條件解答；
（5）根據(jù)NO₂和水反應，設(shè)試管的容積為VL，求出溶質(zhì)的物質(zhì)的量及溶液的體積．

解答： 解：（1）甲、乙、丙三個裝置中共同的一個反應是濃硝酸與銅片反應或是濃硝酸與銅絲反應，即Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）甲、乙兩個裝置的差異在于：甲裝置銅與濃硝酸反應使用的是銅片直接與濃硝酸反應，而乙裝置則是可移動的銅絲與濃硝酸反應，其優(yōu)點為便于控制，需要時插入酸液就反應，不需要時從酸液中移出即可；甲裝置沒有處理NO₂污染的裝置，而乙裝置用氫氧化鈉溶液吸收產(chǎn)生的NO₂，能防止空氣污染．
故答案為：①可以控制反應；②吸收NO₂氣體，防止污染環(huán)境；
（3）打開ac，使整個裝置連通，用手捂住試管①給試管加熱，氣體受熱體積膨脹，則兩個燒杯中均有氣泡冒出，松開手后，氣體體積縮小，裝置中的壓強減小，則插入兩燒杯中的導管內(nèi)有倒吸的水柱形成，說明裝置的氣密性良好；要使NO₂充滿試管②，就不能讓NO₂進入燒杯中與水反應，即必須關(guān)閉彈簧夾c，且打開彈簧夾a，使NO₂經(jīng)過試管②，利用NO₂的密度比空氣大來用向上排空氣法收集NO₂；
故答案為：打開ac，用手捂住試管①，若兩個燒杯中均有氣泡冒出，松開手后，插入兩燒杯中的導管內(nèi)有倒吸的水柱形成，則氣密性良好；c，a；
（4）欲使燒杯中的水進入試管②，就必須打開c，關(guān)閉a和b，且要讓NO₂與燒杯中的水接觸發(fā)生反應3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，即須增大試管②的壓強，把NO₂排入燒杯，可用熱毛巾捂住試管②；
故答案為：先關(guān)閉b，再關(guān)閉a，然后打開c，用手捂�。�熱水熱毛巾加熱）②試管；
（5）設(shè)試管的容積為VL，根據(jù)NO₂和水反應：
3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO

V

Vm

         

V

Vm

×

2

3

反應后溶液中的溶質(zhì)HNO₃的物質(zhì)的量為

2V

3Vm

mol，溶液的體積為V×

2

3

L，
所以溶液物質(zhì)的量濃度為：

n

V

=

1

Vm

mol?L^-1，
故答案為：

1

Vm

mol?L^-1．

點評：本題把實驗知識與濃硝酸的性質(zhì)、二氧化氮的性質(zhì)、噴泉實驗的發(fā)生等結(jié)合一起，具有很強的綜合性，因而難度較大，需要細心審題，認真分析，側(cè)重于考查學生的實驗能力和對基礎(chǔ)知識的綜合應用能力．