Question

(14分)欲用濃硝酸法(測(cè)定反應(yīng)后生成氣體的量)測(cè)定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。資料表明：①反應(yīng)中除生成NO₂氣體外還有少量的NO生成；②常溫下N0₂與N₂O₄混合存在，在低于0℃時(shí)幾乎只有無(wú)色N₂O₄液體或晶體存在。為完成測(cè)定并驗(yàn)證有NO生成，有人設(shè)計(jì)下圖實(shí)驗(yàn)裝置。

(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要先打開(kāi)A部分的活塞K₁，持續(xù)通一段時(shí)間的氮?dú)庠訇P(guān)閉K₁，這樣做的目的是________________________________________________。

(2)裝置B瓶的作用是___________________________________________。

(3)A中反應(yīng)停止后，打開(kāi)D中的活塞K₂并通人氧氣，若反應(yīng)中確有NO產(chǎn)生，則D中應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象是________________；實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通人氧氣溫度的高低對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有較大影響，則為了便于觀察應(yīng)通人_______________(填“冷”或“熱”)的氧氣。

(4)為了減少測(cè)量誤差，在A中反應(yīng)完成和D中出現(xiàn)現(xiàn)象后，還應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行的操作是：___________________________________________________。

(5)實(shí)驗(yàn)測(cè)得下列數(shù)據(jù)：所用銅銀合金質(zhì)量為15．0 g，濃硝酸的體積為40 mL，濃度為13．5mol·L－1。實(shí)驗(yàn)后：A中溶液體積為40mL，H⁺濃度為1.0mol·L－1。若設(shè)反應(yīng)中硝酸既無(wú)揮發(fā)也無(wú)分解，則：

    ①參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為_(kāi)_____________；

    ②若已測(cè)出反應(yīng)后E裝置的生成物含氮元素的質(zhì)量，則為確定合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要測(cè)定的數(shù)據(jù)是__________。

(6)實(shí)驗(yàn)中只測(cè)定銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，不驗(yàn)證NO的產(chǎn)生，則在銅銀合金與硝酸反應(yīng)后，只需簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)操作就可以達(dá)到目的，請(qǐng)簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過(guò)程_______________                                 ____。

【解析】本實(shí)驗(yàn)的目的有兩個(gè)。一是驗(yàn)證反應(yīng)中除生成NO₂氣體外還有少量的NO生成，二是測(cè)定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，解題時(shí)我們始終圍繞這兩個(gè)目的。要驗(yàn)證有NO生成，就必須要保證整個(gè)裝置中沒(méi)有氧氣存在，否則即使生成NO，也會(huì)轉(zhuǎn)變成NO₂，所以實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要先打開(kāi)A部分的活塞K1，持續(xù)通一段時(shí)間的氮?dú)庠訇P(guān)閉K₁，這樣做的目的是排盡裝置中的空氣。檢驗(yàn)NO的方法是將NO與O₂反應(yīng)生成紅棕色的NO₂，由于反應(yīng)中本來(lái)就生成NO₂，所以必須將NO₂與NO分離，結(jié)合題目不難得到裝置C的作用就是將NO₂轉(zhuǎn)變成無(wú)色N₂O₄液體或晶體。如果溫度過(guò)低NO₂會(huì)轉(zhuǎn)變成無(wú)色N₂O₄液體或晶體，所以為了便于觀察應(yīng)通人熱的氧氣。要測(cè)定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)除知道銅銀合金的質(zhì)量外，還必須測(cè)得與銅銀合金相關(guān)的另外一個(gè)量，方可列方程組求解。結(jié)合題意，可知方法為測(cè)出氮的氧化物的質(zhì)量。由于氮的氧化物存在于C、E兩個(gè)裝置中，所以必須測(cè)出兩個(gè)裝置的質(zhì)量變化。另為保證測(cè)定準(zhǔn)確，在A中反應(yīng)完成和D中出現(xiàn)現(xiàn)象后，還應(yīng)打開(kāi)K₁、K₂，持續(xù)一段時(shí)間的N₂和O₂，以保證氮的氧化物被充分吸收。計(jì)算參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量可以利用原子守恒進(jìn)行計(jì)算，反應(yīng)后剩余硝酸是0.04mol，反應(yīng)前硝酸是0.04L×13.5mol/L＝0.54mol，剩余參加反應(yīng)的硝酸是0.5mol。因?yàn)槿芤褐泻�有銀離子，剩余可以通過(guò)沉淀法來(lái)測(cè)定銀的物質(zhì)的量。

 

Answer 1

(1)排盡裝置中的空氣（1分）    (2)干燥生成的氣體（2分）

(3)出現(xiàn)紅棕色（1分）  熱（1分） (4)打開(kāi)K₁、K₂，持續(xù)一段時(shí)間的N₂和O₂（2分）

(5) ①0.50mol（3分）②C中圓底燒瓶在實(shí)驗(yàn)前后增加的質(zhì)量（3分）

(6)向反應(yīng)后的混合液中加入過(guò)量的NaCl溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥，并稱量所得的AgCl的質(zhì)量，再進(jìn)行計(jì)算（其他合理答案也可）（3分）