Question

11．某化學(xué)小組設(shè)計(jì)了銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的一體化實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（部分固定裝置省略），實(shí)驗(yàn)步驟如下．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
1．分別配制0.5mol/LNaHCO₃溶液和NaOH溶液．
2．組裝裝置，檢查裝置氣密性．
3．量取4mL0.5mol/LNaHCO₃溶液注入分液漏斗，量取2mL濃硝酸注入試管，在燒杯中加入50mL0.5mol/LNaOH溶液．
4．將銅絲伸入濃硝酸中反應(yīng)10-15s后將銅絲拉起、停止反應(yīng)．
5．打開(kāi)分液漏斗的活塞，將全部NaHCO₃溶液注入試管內(nèi)，關(guān)閉活塞等待30-60s．
6．再將銅絲伸入反應(yīng)后的溶液中約20s，待氣泡發(fā)生速率緩和后關(guān)閉止水夾，繼續(xù)反應(yīng)1-2min后將銅絲拉起，反應(yīng)過(guò)程中用酒精燈微熱．
7．打開(kāi)分液漏斗的活塞，看到紅棕色現(xiàn)象時(shí)關(guān)閉活塞．
8．實(shí)驗(yàn)結(jié)束，拆開(kāi)裝置，清洗儀器．
（1）該小組欲配制100mL0.5mol/LNaOH溶液，需稱量NaOH2克，將NaOH在燒杯中溶解后需冷卻后才能轉(zhuǎn)移到容量瓶中．在配制溶液過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)操作中造成溶液濃度偏大的是②（填序號(hào)）
①移液后未洗滌燒杯、玻璃棒就直接定容；②定容時(shí)俯視刻度線；③搖勻后發(fā)現(xiàn)液面低于刻度后加水；
（2）步驟2中檢查裝置氣密性的操作為關(guān)閉分液漏斗活塞，用酒精燈微熱試管，若燒杯中液體有氣泡冒出，且撤走酒精燈后瞬間球形干燥管內(nèi)形成一段水柱，則氣密性良好；
（3）寫(xiě)出Cu與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（4）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中銅絲可拉伸的優(yōu)點(diǎn)是便于控制反應(yīng)的進(jìn)行；
（5）步驟4反應(yīng)過(guò)程中觀察到的現(xiàn)象是有紅棕色氣體產(chǎn)生；
（6）步驟5將NaHCO₃溶液注入試管內(nèi)的目的是碳酸氫鈉和酸反應(yīng)，排出裝置中的二氧化氮，防止對(duì)后續(xù)產(chǎn)生的一氧化氮的檢驗(yàn)的干擾；
（7）步驟7打開(kāi)分液漏斗的活塞，看到紅棕色現(xiàn)象時(shí)關(guān)閉活塞．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)m=CVM計(jì)算氫氧化鈉的質(zhì)量；強(qiáng)堿溶于水放熱，根據(jù)物質(zhì)的量濃度c=$\frac{n}{V}$分析，誤差分析時(shí)，關(guān)鍵要看配制過(guò)程中引起n和V怎樣的變化；
（2）設(shè)法使裝置內(nèi)外形成氣壓差是氣密性檢查的常用手段，化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性檢驗(yàn)的原理是使裝置內(nèi)外的壓強(qiáng)不相等，基本方法是觀察氣泡或液面變化；
（3）濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水；
（4）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中銅絲可拉伸優(yōu)點(diǎn)是便于控制反應(yīng)的進(jìn)行；
（5）將銅絲伸入濃硝酸中反應(yīng)10-15s，銅和濃硝酸反應(yīng)，有紅棕色氣體產(chǎn)生；
（6）通過(guò)碳酸氫鈉與酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳，排出裝置中的二氧化氮；
（7）一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮．

解答 解：（1）配制100mL 0.5mol/L NaOH溶液，需稱取NaOH固體=0.5mol/L×0.1L×40g/mol=2g，氫氧化鈉溶于水放熱，溶解后的氫氧化鈉溶液必須冷卻后才能轉(zhuǎn)移到容量瓶中，否則配制的溶液體積偏小，濃度偏高，
①移液后未洗滌燒杯、玻璃棒就直接定容，配制的溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量偏小，溶液濃度偏低，故①錯(cuò)誤；
②定容時(shí)俯視刻度線，導(dǎo)致加入的蒸餾水偏少，溶液的體積偏校，配制的溶液濃度偏稿，故②正確；
③搖勻后發(fā)現(xiàn)液面低于刻度后加水，導(dǎo)致加入的蒸餾水偏多，溶液的體積偏大，配制的溶液濃度偏低，故③錯(cuò)誤；
故答案為：2；冷卻；②；
（2）組裝裝置，通過(guò)酒精燈加熱使裝置內(nèi)外的壓強(qiáng)不相等，具體操作為：關(guān)閉分液漏斗活塞，用酒精燈微熱試管，若燒杯中液體有氣泡冒出，且撤走酒精燈后瞬間球形干燥管內(nèi)形成一段水柱，則氣密性良好，
故答案為：關(guān)閉分液漏斗活塞，用酒精燈微熱試管，若燒杯中液體有氣泡冒出，且撤走酒精燈后瞬間球形干燥管內(nèi)形成一段水柱，則氣密性良好；
（3）濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，能和較不活潑金屬銅反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，反應(yīng)方程式為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（4）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中銅絲可拉伸，既可以控制反應(yīng)的速率，又可以控制反應(yīng)的進(jìn)行和停止，當(dāng)銅絲從部分變?yōu)槿�部進(jìn)入溶液，反應(yīng)速率增大，當(dāng)銅絲全部抽出，反應(yīng)停止，
故答案為：便于控制反應(yīng)的進(jìn)行；
（5）步驟4將銅絲伸入濃硝酸中反應(yīng)10-15s，銅和濃硝酸反應(yīng)，Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，二氧化氮為紅棕色氣體，所以現(xiàn)象為有紅棕色氣體產(chǎn)生，
故答案為：有紅棕色氣體產(chǎn)生；
（6）步驟5將NaHCO₃溶液注入試管內(nèi)，反應(yīng)生成氯化鈉和二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的離子方程式為：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，產(chǎn)生的二氧化碳，排出裝置中的二氧化氮，再將銅絲伸入反應(yīng)后的溶液中約20s，銅具有還原性，稀硝酸具有氧化性，銅與稀硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硝酸銅，一氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，NaHCO₃溶液注入試管內(nèi)，防止對(duì)后續(xù)產(chǎn)生的一氧化氮的檢驗(yàn)的干擾，
故答案為：碳酸氫鈉和酸反應(yīng)，排出裝置中的二氧化氮，防止對(duì)后續(xù)產(chǎn)生的一氧化氮的檢驗(yàn)的干擾；
（7）步驟7打開(kāi)分液漏斗的活塞，空氣進(jìn)入裝置，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮，驗(yàn)證有一氧化氮產(chǎn)生，
故答案為：紅棕色．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了硝酸的性質(zhì)，考查了學(xué)生的閱讀、分析、提取信息解決問(wèn)題的能力，做題時(shí)注意從物質(zhì)的性質(zhì)角度結(jié)合題中信息解答，題目難度中等．