Question

某研究性學(xué)習(xí)小組，用下列儀器、藥品驗證合金（由Cu、Fe、Zn三種物質(zhì)組成）和適量濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中含NO（：NO₂  21℃；-NO-152℃）

（1）在圖2中選擇恰當(dāng)?shù)膬x器將圖1補充完整，所選擇儀器的連接順序（按左→右連接，填各儀器編號）為

E→D→F

（2）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

（3）確認(rèn)氣體中含NO的現(xiàn)象是

D中燒瓶內(nèi)通入O₂后，無色氣體變成紅棕色

（4）如果O₂過量，則裝置F中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃

（5）反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉開關(guān)將燒瓶拿出后的現(xiàn)象為

氣體顏色變淺

給出合理的解釋

燒瓶拿出后，氣體溫度降低，平衡2NO₂?N₂O₄ △H＜0向右移動，NO₂的濃度減小，氣體顏色變淺

（6）本題中，濃硝酸（含溶質(zhì)amol）完全反應(yīng)，還原產(chǎn)物只有NO和NO₂，被還原硝酸的物質(zhì)的量n的取值范圍為

a

4

mol＜n＜

a

2

mol

．

Answer 1

分析：（1）金屬與濃硝酸反應(yīng)會生成二氧化氮，要驗證NO的生成，則先冷卻使二氧化氮與NO分離，再與氧氣反應(yīng)，最后要加尾氣處理裝置；
（2）根據(jù)NO易被氧化來分析；
（3）根據(jù)裝置D中的反應(yīng)來分析現(xiàn)象；
（4）氧氣過量，則4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（5）根據(jù)溫度對2NO₂?N₂O₄ △H＜0的化學(xué)平衡移動的影響來分析；
（6）利用硝酸與金屬的化學(xué)反應(yīng)方程式及極限法來分析．

解答：解：（1）因?qū)倥c濃硝酸反應(yīng)會生成二氧化氮，要驗證NO的生成，則先冷卻使二氧化氮與NO分離，則選擇E裝置，驗證NO的存在，利用其與氧氣反應(yīng)生成紅棕色氣體，則選擇D裝置，
氮的氧化物對環(huán)境有污染，不能排放在環(huán)境中，應(yīng)利用堿處理尾氣，則選擇F裝置，所選擇儀器的連接順序為E→D→F，故答案為：E→D→F；
（2）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：排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化；
（3）因NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，則觀察到D中燒瓶內(nèi)通入O₂后，無色氣體變成紅棕色，
故答案為：D中燒瓶內(nèi)通入O₂后，無色氣體變成紅棕色；
（4）因氧氣過量發(fā)生4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，硝酸與堿反應(yīng)生成硝酸鈉，整個過程的化學(xué)反應(yīng)為4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃，
故答案為：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃；
（5）2NO₂?N₂O₄ △H＜0，則將燒瓶拿出后，氣體溫度降低，平衡2NO₂?N₂O₄ △H＜0向右移動，NO₂的濃度減小，氣體顏色變淺，
故答案為：氣體顏色變淺；燒瓶拿出后，氣體溫度降低，平衡2NO₂?N₂O₄ △H＜0向右移動，NO₂的濃度減小，氣體顏色變淺；
（6）由M+4HNO₃═M（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O，只生成二氧化氮時，被還原硝酸的物質(zhì)的量n為

a

2

mol，
由3M+8HNO₃═3M（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，只生成一氧化氮，被還原硝酸的物質(zhì)的量n為

a

4

mol，
以上兩個反應(yīng)都發(fā)生，則被還原硝酸的物質(zhì)的量

a

4

mol＜n＜

a

2

mol，故答案為：

a

4

mol＜n＜

a

2

mol．

點評：本題考查金屬與硝酸的反應(yīng)，明確裝置的作用、物質(zhì)的性質(zhì)、溫度對化學(xué)平衡的影響、極限法分析等即可解答，難度稍大．