Question

7．某硫酸化工廠附近居民反映：近來空氣中有異味，莊稼枯黃，某學(xué)習(xí)小組對(duì)該廠附近的雨水進(jìn)行檢測，測得pH約為5.1，說明該區(qū)域的雨水呈酸性（填“酸性”或“堿性”或“中性”）
經(jīng)環(huán)保部門排查，發(fā)現(xiàn)該廠排放的尾氣中SO₂含量超標(biāo)．針對(duì)該情況，環(huán)保部門要求該廠進(jìn)行整改，并給出了指導(dǎo)性意見：用石灰乳（主要成分是氫氧化鈣）吸收含SO₂的尾氣．其中第一步的反應(yīng)原理與CO₂和氫氧化鈣反應(yīng)相似，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
該學(xué)習(xí)小組上網(wǎng)查詢得知：SO₂是形成酸雨和造成霧霾天氣的主要原因之一，同時(shí)了解到酸雨的形成及霧霾天氣的產(chǎn)生也與NO有關(guān)．于是，該學(xué)習(xí)小組開展了對(duì)NO有關(guān)性質(zhì)的探究．
[提出問題]NO是如何轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝晕镔|(zhì)的呢？
[查閱資料]
（1）通常狀態(tài)下，NO是難溶于水的無色有毒氣體，NO₂是紅棕色有毒氣體，常用氫氧化鈉溶液吸收這兩種氣體．
（2）NO可直接與空氣中的氧氣反應(yīng)生成NO₂．NO₂又可與水反應(yīng)，化學(xué)方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
[實(shí)驗(yàn)探究]該小組設(shè)計(jì)了如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（夾持儀器裝置已略去，裝置氣密性良好）

（1）用裝置I制取NO，反應(yīng)原理是：3Cu+8HNO₃（�。┄T3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；操作步驟：關(guān)閉K₂，打開K₁；從U形管左端管口注入稀硝酸，當(dāng)液面接近U形管右側(cè)橡皮塞下沿時(shí)，迅速關(guān)閉K₁．一段時(shí)間后，U形管右側(cè)液面下降至銅絲以下，導(dǎo)致反應(yīng)停止．其原因是用稀硝酸溶液排除U形管內(nèi)的空氣，銅絲與硝酸反應(yīng)后，生成的NO難溶于硝酸溶液，導(dǎo)致U形管的壓強(qiáng)增大，硝酸溶液被壓到U形管右側(cè)，當(dāng)硝酸和銅絲脫離接觸，反應(yīng)自動(dòng)停止．．
（2）打開K₂，當(dāng)無底試管內(nèi)的氣體顏色不再變化后，關(guān)閉K₂．再打開K₃，一段時(shí)間后，關(guān)閉K₃，觀察到無底試管內(nèi)氣體顏色的變化為無色變?yōu)榧t色．向無底試管中加紫色石蕊試液，溶液呈紅色，說明有酸性物質(zhì)生成．裝置III中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）通過定量分析得知，當(dāng)NO與O₂的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為4：3時(shí)，它們能被水完全吸收生成HNO₃．其化學(xué)方程式為4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃．

Answer 1

分析 根據(jù)溶液的pH＜7時(shí)，顯酸性，pH=7時(shí)，顯中性，pH＞7時(shí)，顯堿性解答；
根據(jù)氫氧化鈣能夠吸收空氣中的二氧化硫，并且和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣和水解答．
[實(shí)驗(yàn)探究]
（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律解答；根據(jù)本題實(shí)驗(yàn)Ⅱ中的意圖是創(chuàng)設(shè)無氧氣環(huán)境，用稀硝酸溶液排除U形管內(nèi)的空氣，銅絲與硝酸反應(yīng)后，生成的NO難溶于硝酸溶液，導(dǎo)致U形管的壓強(qiáng)增大，硝酸溶液被壓到U形管右側(cè)，當(dāng)硝酸和銅絲脫離接觸，反應(yīng)自動(dòng)停止解答；
（2）再打開K₃，若觀察到長玻璃管中氣體迅速變?yōu)榧t棕色解答；根據(jù)雙氧水在二氧化錳的催化作用下反應(yīng)生成O₂解答；
（3）根據(jù)反應(yīng)原理寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式解答．

解答 解：測得pH約為5.1，說明該區(qū)域的雨水呈酸性；
氫氧化鈣能夠吸收空氣中的二氧化硫，并且和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
[實(shí)驗(yàn)探究]
（1）由反應(yīng)原理可知：
反應(yīng)前：Cu、H、N、O的原子個(gè)數(shù)分別為：3、8、8、24；反應(yīng)后：Cu、H、N、O的原子個(gè)數(shù)分別為：3、8、0、20；則4x中有8個(gè)氫原子和4個(gè)氧原子，為
H₂O；用稀硝酸溶液排除U形管內(nèi)的空氣，銅絲與硝酸反應(yīng)后，生成的NO難溶于硝酸溶液，導(dǎo)致U形管的壓強(qiáng)增大，硝酸溶液被壓到U形管右側(cè)，當(dāng)硝酸和銅絲脫離接觸，反應(yīng)自動(dòng)停止；
（2）打開K₂，當(dāng)無底試管內(nèi)的氣體顏色不再變化后，關(guān)閉K₂．再打開K₃，雙氧水在二氧化錳的催化作用下反應(yīng)生成O₂，NO和O₂在Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)，2NO+O₂=2NO₂；一段時(shí)間后，關(guān)閉K₃，觀察到無底試管內(nèi)氣體顏色的變化為無色變?yōu)榧t色，水吸收水NO₂生產(chǎn)HNO₃，向無底試管中加紫色石蕊試液，溶液呈藍(lán)色；
Ⅲ中雙氧水在二氧化錳的催化作用下反應(yīng)生成O₂，2H₂O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）當(dāng)NO與O₂的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為4：3時(shí)，它們能被水完全吸收生成HNO₃．其化學(xué)方程式為：4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃
答案：
酸性；
Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
[實(shí)驗(yàn)探究]
（1）H₂O；用稀硝酸溶液排除U形管內(nèi)的空氣，銅絲與硝酸反應(yīng)后，生成的NO難溶于硝酸溶液，導(dǎo)致U形管的壓強(qiáng)增大，硝酸溶液被壓到U形管右側(cè)，當(dāng)硝酸和銅絲脫離接觸，反應(yīng)自動(dòng)停止；
（2）無色變?yōu)榧t色；紅；2H₂O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，題目難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)的操作方法和反應(yīng)原理，注意觀察NO的現(xiàn)象必須在無氧的環(huán)境中進(jìn)行．堿具有一些相似的化學(xué)性質(zhì)，例如能和酸堿指示劑反應(yīng)，能和某些非金屬氧化物反應(yīng)，能和某些鹽反應(yīng)，能和堿反應(yīng)等．