Question

14．某化學(xué)興趣小組為了探究銅和一定量的濃硝酸反應(yīng)時是否有一氧化氮產(chǎn)生，設(shè)計了如下的反應(yīng)裝置：
（假設(shè)氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下測得，導(dǎo)氣管中氣體體積忽略不計，且忽略反應(yīng)中的溶液體積變化）

試回答下列問題：
（1）在銅和濃硝酸反應(yīng)前，擠壓打氣球鼓入空氣，經(jīng)A、B、C充分反應(yīng)后，進(jìn)入D中的氣體是N₂（填化學(xué)式），進(jìn)行此步實(shí)驗(yàn)時對止水夾k₁、k₂和k₃的操作分別是關(guān)閉k₃，打開k₁和k₂；
（2）寫出A裝置中反應(yīng)的離子方程式CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O，C裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；
（3）關(guān)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(yīng)結(jié)束后，再通過分液漏斗向D中加入CCl₄至滿．從E裝置所得溶液中取出25.0mL，向其中逐滴加入0.10mol/L NaOH溶液．當(dāng)?shù)沃?0.0mL時兩者恰好完全反應(yīng)．則E中所得硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為0.08mol/L；
（4）若裝置E在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，則可采取的緊急措施是向下調(diào)節(jié)量氣管（或及時關(guān)閉k₃）；
（5）若忽略反應(yīng)物自身的體積和揮發(fā)等因素帶來的影響，實(shí)驗(yàn)測得F裝置中氣體體積約為139.6mL，則說明銅和一定量的濃硝酸反應(yīng)時無（填“有”或“無”）NO生成．

Answer 1

分析 （1）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮?dú)狻⒍�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(yīng)掉空氣中的氧氣；D裝置是驗(yàn)證銅和濃硝酸反應(yīng)中可能產(chǎn)生一氧化氮?dú)怏w，必須保證不能含有氧氣，才能在后續(xù)試驗(yàn)中通過測定氣體體積判斷一氧化氮?dú)怏w的存在，所以D中充滿氮?dú)怏w積為50ml；按照氣體流向進(jìn)行開關(guān)的操作；
（2）A裝置中二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，據(jù)此寫出離子方程式；C裝置中銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅；
（3）根據(jù)酸堿中和反應(yīng)的定量關(guān)系計算硝酸的濃度；
（4）若裝置E在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，則需要降低球形管中氣體的壓強(qiáng)或與D裝置隔開；
（5）根據(jù)E中生成的硝酸溶液體積為100ml，結(jié)合化學(xué)方程式計算生成的一氧化氮?dú)怏w，一氧化氮和氮?dú)獾捏w積之和與收集的氣體體積比較判斷即可；

解答 解：（1）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮?dú)�、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(yīng)掉空氣中的氧氣，所以進(jìn)入D裝置的氣體主要是氮?dú)�，試管體積為50ml，進(jìn)入的氮?dú)怏w積為50ml，通入氮?dú)饽康氖前言嚬苤械目諝馀艃�，避免生成的一氧化氮�(dú)怏w被氧氣氧化為二氧化氮，無法驗(yàn)證銅和濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)物中有一氧化氮?dú)怏w生成；
依據(jù)氣體流向，開關(guān)操作是關(guān)閉K₃，打開K₁、K₂，讓氮?dú)獍言嚬苤械目諝廒s凈，更好的利用后續(xù)試驗(yàn)測定氣體體積和驗(yàn)證一氧化氮?dú)怏w的生成；
故答案為：N₂；關(guān)閉k₃，打開k₁和k₂；
（2）二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水，離子方程式為：CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，方程式為：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO； 
故答案為：CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O；2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；
（3）從E裝置所得溶液中取出25.0mL，向其中逐滴加入0.10mol/L NaOH溶液．當(dāng)?shù)沃?0.0mL時兩者恰好完全反應(yīng)，發(fā)生的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是H⁺+OH^-=H₂O，可以利用酸堿恰好反應(yīng)的定量關(guān)系計算即可，設(shè)硝酸濃度為C，則25.00mL×C=20.00mL×0.10mol/L，C=0.08mol/L，故答案為：0.08mol/L； 
（4）若裝置E在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，則需要降低球形管中氣體的壓強(qiáng)，可以向下調(diào)節(jié)量氣管或與D裝置隔開，需及時關(guān)閉k₃；
故答案為：向下調(diào)節(jié)量氣管（或及時關(guān)閉k₃）；
（5）通過計算分析判斷，E裝置中生成的硝酸溶液體積為100ml，濃度為0.08mol/L，所以生成硝酸物質(zhì)的量為0.008mol，根據(jù)化學(xué)方程式：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成的一氧化氮?dú)怏w物質(zhì)的量為0.004mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=0.004mol×22.4L/mol=0.0896L=89.6ml，加上原來試管中的氮?dú)?0ml，共計139.6ml，等于題干中實(shí)驗(yàn)測得的氣體體積139.6ml．說明銅和濃硝酸反應(yīng)的過程中生成二氧化氮?dú)怏w同時沒有生成一氧化氮?dú)怏w；故答案為：無．

點(diǎn)評 本題考查了硝酸的化學(xué)性質(zhì)，主要是分析裝置中的氣體流向和各裝置的作用，需要注意的是裝置測得的體積含有氮?dú)獾捏w積，整套裝置的目的是檢驗(yàn)銅和濃硝酸反應(yīng)過程中是否有一氧化氮?dú)怏w的生成，需要保證裝置中不能含有氧氣，才能準(zhǔn)確測得，否則不能計算檢驗(yàn)，需要具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識和實(shí)驗(yàn)基本操作技能，題目較難．