Question

某化學興趣小組欲設計使用如下裝置探究：銅和一定量的濃硝酸反應是否有一氧化氮產(chǎn)生．（假設氣體體積均為標準狀況，導氣管中氣體體積忽略不計，且忽略反應中的溶液體積變化）

試回答下列問題：
（1）銅粉的作用是

 

；
（2）在銅和濃硝酸反應前，擠壓打氣球，經(jīng)A、B、C反應后，進入D中的氣體是

 

（填化學式），進行此步操作時應關閉

 

，打開

 

 （填k₁、k₂或k₃）；
（3）關閉k₁、k₂，打開k₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸．待Cu和濃硝酸反應結束后，再通過分液漏斗向D中加入CCl₄至滿．則D中一定發(fā)生反應的離子方程式為：

 

；
（4）E裝置中發(fā)生反應的化學方程式為

 

；從E裝置所得溶液中取出25.00mL，用0.1000mol/L的NaOH溶液進行中和，當恰好呈中性時消耗NaOH溶液18.00mL，若實驗測得F裝置所收集到的氣體體積為139.00mL，則氣體的成分為

 

（填化學式），則銅和一定量的濃硝酸反應有

 

 mL NO生成．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗題

分析：（1）根據(jù)影響反應速率的因素分析，一氧化氮與氧氣接觸會反應得到二氧化氮，氧氣可以和金屬銅在加熱下反應，據(jù)此回答；
（2）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮氣、二氧化碳、水蒸氣等，通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過濃硫酸除去水蒸氣；C裝置是反應掉空氣中的氧氣；D裝置是驗證銅和濃硝酸反應中可能產(chǎn)生一氧化氮氣體，必須保證不能含有氧氣，才能在后續(xù)試驗中通過測定氣體體積判斷一氧化氮氣體的存在，所以D中充滿氮氣體積為50ml；按照氣體流向進行開關的操作；
（3）D中發(fā)生的反應一定是銅和濃硝酸的反應生成二氧化氮氣體，同時可能硝酸變稀生成一氧化氮氣體；加入四氯化碳的目的是把生成的氣體全部排到E中吸收；
（4）根據(jù)E中生成的硝酸溶液體積為100ml，結合化學方程式計算生成的一氧化氮氣體，一氧化氮和氮氣的體積之和與收集的氣體體積比較判斷．

解答： 解：（1）氧氣可以和金屬銅在加熱下反應，可以防止一氧化氮與氧氣接觸反應得到二氧化氮，故答案為：除去空氣中的氧氣，防止干擾實驗；
（2）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮氣、二氧化碳、水蒸氣等，通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過濃硫酸除去水蒸氣；C裝置是反應掉空氣中的氧氣，所以進入D裝置的氣體主要是氮氣，試管體積為50ml，進入的氮氣體積為50ml，通入氮氣目的是把試管中的空氣排凈，避免生成的一氧化氮氣體被氧氣氧化為二氧化氮，無法驗證銅和濃硝酸反應產(chǎn)物中 有一氧化氮氣體生成，依據(jù)氣體流向，開關操作是關閉K₃，打開K₁、K₂，讓氮氣把試管中的空氣趕凈，更好的利用后續(xù)試驗測定氣體體積和驗證一氧化氮氣體的生成，
故答案為：N₂；K₃ ；K₁、K₂；
（3）關閉K₁、K₂，打開K₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸，一定發(fā)生的反應是銅和濃硝酸反應生成硝酸銅二氧化氮和水，可能發(fā)生的反應是濃硝酸變稀后和銅的反應生成硝酸銅一氧化氮和水；D中一定發(fā)生反應的離子方程式：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；通過分液漏斗向D中加入CCl₄至滿，因為氮氣和氮氧化物不溶于四氯化碳，是為了把氮氣和生成的氣體全部排入到E裝置吸收，故答案為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（4）E裝置所得溶液調(diào)節(jié)為100ml，取出25.00mL，加兩滴酚酞，用0.1000mol?L^-1的NaOH溶液滴定，當?shù)味ㄍ瓿珊笙�耗NaOH溶液18.00mL，設硝酸濃度為C，發(fā)生的反應實質(zhì)是H⁺+OH^-=H₂O，25.00mL×C=18.00mL×0.1000mol?L^-1，C=0.0720mol/L，所以生成硝酸物質(zhì)的量為0.0072mol，根據(jù)化學方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成的一氧化氮氣體物質(zhì)的量為0.0036mol，在標準狀況下的體積=0.0036mol×22.4L/mol=0.08064L=80.64ml，加上原來試管中的氮氣50ml，共計130.64ml，小于題干中實驗測得的氣體體積139.00ml．說明銅和濃硝酸反應的過程中生成了一氧化氮氣體，同時裝置中含有氮氣存在，氣體的成分是N₂和NO．
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；N₂和NO；80.6．

點評：本題考查了硝酸的化學性質(zhì)應用，量氣管的正確使用方法，主要是分析裝置中的氣體流向和各裝置的作用，裝置圖中的隱含條件氣體體積的應用，酸堿反應的計算，關鍵是整套裝置的目的是檢驗銅和濃硝酸反應過程中 是否有一氧化氮氣體的生成，需要保證裝置中不能含有氧氣，才能準確測得，否則不能計算檢驗，題目較難，需要具備扎實的基礎知識和實驗基本操作技能．