Question

1．某化學課外活動小組的同學利用原電池原理探究一定溫度下（實驗時實際的環(huán)境溫度）使鐵鈍化的硝酸的最低濃度．
實驗步驟如下：
①向兩支具支試管中分別加入濃硝酸5.0mL（質量分數為65%，密度為1.4g/mL）．按圖組裝好實驗裝置．
②將銅絲和鐵絲同時插入濃硝酸中，觀察到靈敏電流計指針先指向銅絲，但又迅速反轉（只需1-2s）指向鐵絲一端．
③用盛有5.0mL蒸餾水的注射器向具支試管內加水，并注視電流計的指針偏轉方向．在指針恰好發(fā)生反轉又指向銅絲時停止實驗，記錄此時已注入的水的體積．
重復三次實驗獲得的數據如下：

實驗次數	實驗溫度（℃）	注入水的體積（mL）
1	17.2	2.4
2	T1	2.5
3	T2	2.3

請回答下列問題：
（1）在該裝置中儀器a因其作用而稱為鹽橋；指針指向鐵絲時，鐵絲為正極（填“正”或“負”）
（2）65%的硝酸的物質的量濃度是14.4mol/L；在未注水前正極的電極反應式為NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O．
（3）T₁=T₂（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）在本實驗溫度下，使鐵鈍化的硝酸最低濃度為48%；利用本實驗數據判斷，若以45%的硝酸進行實驗（不再注水），則電流表的指針應指向電極（填“鐵”或“銅”）
（5）該實驗裝置上的不足是缺少尾氣處理裝置，改進方法是應在兩側支管口處均連接導管，將產生的氣體導入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中．

Answer 1

分析 （1）在該裝置中儀器a因其作用而稱為構成閉合路；鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化，所以銅是正極；
（2）根據c=$\frac{1000ρw}{M}$進行計算；正極是硝酸根離子發(fā)生還原反應；
（3）溫度相同條件下加入水探究一定溫度下（實驗時實際的環(huán)境溫度）使鐵鈍化的硝酸的最低濃度；
（4）重復三次實驗平均加水量=$\frac{2.3+2.5+2.4}{3}$ml=2.4ml，溶質守恒計算，將銅絲和鐵絲同時插入濃硝酸中，觀察到靈敏電流計指針先指向銅絲，但又迅速反轉（只需1-2s）指向鐵絲一端，是開始貼發(fā)生鈍化后做正極，銅做負極；
（5）反應過程中所生產的氮的氧化物是有毒氣體會污染空氣；

解答 解：（1）在該裝置中儀器a因其作用而稱為鹽橋；鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化，所以銅是正極，所以鐵是正極，故答案為：鹽橋；正；
（2）根據c=$\frac{1000ρw}{M}$=$\frac{1000×1.4×65%}{63}$=14.4mol/L；正極是硝酸根離子發(fā)生還原反應，電極反應式為：NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O，
故答案為：14.4mol/L；NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O；
（3）溫度相同條件下加入水探究一定溫度下（實驗時實際的環(huán)境溫度）使鐵鈍化的硝酸的最低濃度，改變加入水的量體壇就鈍化濃度，所以溫度不變，故T₁=T₂ ，
故答案為：=；
（4）重復三次實驗平均加水量=$\frac{2.3+2.5+2.4}{3}$ml=2.4ml，使鐵鈍化的硝酸最低濃度=$\frac{5.0×1.4×65%}{5.0×1.4+2.4}$×100%=48%，利用本實驗數據判斷，若以45%的硝酸進行實驗（不再注水），鐵不發(fā)生鈍化，鐵做負極，則電流表的指針應指向電極銅電極，
故答案為：48；銅；
（5）反應過程中所生產的了氮的氧化物是有毒氣體會污染空氣，該實驗裝置的不足之處是沒有尾氣處理裝置，應在兩側支管口處均連接導管，將產生的氣體導入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中吸收尾氣，避免排放到空氣中污染環(huán)境，
故答案為：缺少尾氣處理裝置，應在兩側支管口處均連接導管，將產生的氣體導入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中；

點評 本題考查了原電池原理的分析應用，注意鐵在常溫下在濃硝酸中的鈍化，實驗探究不同條件下鈍化影響因素的分析判斷，題目難度中等．