(13分) 某研究性實(shí)驗(yàn)小組欲驗(yàn)證濃硝酸在與Cu、Ag合金的反應(yīng)過程中除生成NO2氣體外,還會有少量NO生成、并測定Cu、Ag合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。查閱相關(guān)資料表明:“常溫下,NO2與N2O4混合存在,在低于0℃時幾乎只有無色的N2O4液體或晶體存在”。為此,他們設(shè)計(jì)了如下圖所示的裝置。回答下列問題:

(1)寫出A中Cu與HNO3反應(yīng)可能的離子方程式                           。 
(2)實(shí)驗(yàn)前先打開A部分的活塞K1,持續(xù)通一段時間的氮?dú)庠訇P(guān)閉K1,其目的是         ;裝置中B瓶的作用是                                         。
(3)停止反應(yīng)后,打開D中的活塞K2并通入O2,若有NO生成,則D中出現(xiàn)的現(xiàn)象是                               ;實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),通入的O2溫度高低對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有較大影響,為便于觀察應(yīng)通入(填“熱”或“冷”)      的O2
(4)實(shí)驗(yàn)測得如下數(shù)據(jù):實(shí)驗(yàn)前,Cu、Ag合金的質(zhì)量:15.0g,濃HNO3:40mL 13.5 mol·L-1;實(shí)驗(yàn)后A溶液:V=40mL  c(H+)=1.0 mol·L-1。假設(shè)反應(yīng)中HNO3 既無揮發(fā)也無分解,則:①參加反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為           mol      
②若已測出反應(yīng)后E裝置的生成物中含氮元素的質(zhì)量m克,則為確定合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)還需測定的數(shù)據(jù)是                              ,若測得該數(shù)據(jù)為n,寫出合金中銅的質(zhì)量(設(shè)為x克)的求算式子(只需列式子,不需解方程)                      。
(5)為減小上述實(shí)驗(yàn)誤差,在D中觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后還須進(jìn)行的操作是                
(6)若已知Cu、Ag合金的質(zhì)量為m g,且溶解完全。只利用A裝置中反應(yīng)后的溶液進(jìn)行簡單的操作,也可以確定合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù),其實(shí)驗(yàn)操作過程為
                                                                     
(1)Cu+4H++ 2NO3=Cu2++2NO2↑+2H2O (1分)
3Cu+8H++ 2NO3=3 Cu2++2NO↑+4H2O (1分)
(2)把裝置中的空氣趕走,防止NO被氧化為NO2
(1分)干燥反應(yīng)中生成的氣體(1分)
(3)無色氣體變?yōu)榧t棕色(1分)  熱(1分)  (4)① 0.5(1分)
②C中燒瓶在實(shí)驗(yàn)前后增加的質(zhì)量(1分)
2x/64+(15-x)/108=3m/14+n/46或2x/64+(15-x)/108="0.5-" m/14-n/46 (2分)
(5)打開K1、K2持續(xù)通入一段時間的N2和O2(1分)(不寫N2不給分)
(6)在A中加入過量含Cl溶液,過濾后將沉淀洗滌、干燥,最后稱取沉淀的質(zhì)量(2分)
(不寫過量扣1分,不寫洗滌干燥扣1分)

試題分析:(1)濃硝酸的還原產(chǎn)物是NO2,但由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行,硝酸的濃度逐漸變稀,會生成NO,所以反應(yīng)的方程式是Cu+4H++ 2NO3=Cu2++2NO2↑+2H2O、
3Cu+8H++ 2NO3=3 Cu2++2NO↑+4H2O。
(2)由于裝置中含有空氣,而空氣能把NO氧化生成NO2,從而干擾實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn),所以這樣操作的目的是趕走裝置中的空氣,防止干擾實(shí)驗(yàn)。由于生成的氣體中含有水蒸氣,而NO2能和水反應(yīng)生成NO,從而無法確認(rèn)銅與硝酸反應(yīng)是否生成了NO氣體,所以B裝置的作用是干燥反應(yīng)中生成的氣體。
(3)NO極易被氧氣氧化生成紅棕色的NO2,所以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是無色氣體變?yōu)榧t棕色。由于存在可逆反應(yīng)2NO2N2O4,又因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng),所以熱的空氣可以使平衡 2NO2N2O4向逆方向移動,因此NO2濃度增大,從而導(dǎo)致顏色加深,所以應(yīng)該通入熱的氧氣。
(4) ①硝酸的總的物質(zhì)的量是0.54mol,剩余硝酸是0.04mol,所以參加反應(yīng)的硝酸是0.54mol-0.04mol=0. 5mol。
②要計(jì)算銅質(zhì)量分?jǐn)?shù),還需要計(jì)算出生成的N2O4的質(zhì)量。所以還需要測量C中燒瓶在實(shí)驗(yàn)
(5)由于裝置中有殘留的氣體,所以在D中觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后還須進(jìn)行的操作是:打開K1、K2持續(xù)通入一段時間的N2和O2,以把氣體完全排盡。
(6)由于反應(yīng)后金屬生成了硝酸鹽,所以要測定該銀圓中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù),還需要把金屬陽離子變成沉淀,然后通過稱量即可計(jì)算,所以正確的操作可以是向反應(yīng)后的溶液中加入足量的鹽酸,過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀的質(zhì)量。
點(diǎn)評:化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,所以有化學(xué)實(shí)驗(yàn)即科學(xué)探究之說法;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)主要以考察探究性實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)為主。這些探究性和制備性實(shí)驗(yàn)的試題,綜合性強(qiáng),理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密,有的還提供一些新的信息,要求學(xué)生必須認(rèn)真審題,通過聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能,靈活運(yùn)用并進(jìn)行知識的類比、遷移、重組,全面細(xì)致的思考才能作出正確的解答。
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

雷雨時,空氣中的氮?dú)夂脱鯕饪缮傻难趸,該氧化物進(jìn)一步反應(yīng)后遇水變成
A.NO2B.HNO3C.H2SO4D.NH3.H2O

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

將2.56 g Cu和一定量的濃HNO3反應(yīng),隨著Cu的不斷減少,反應(yīng)生成氣體的顏色逐漸變淺,當(dāng)Cu反應(yīng)完畢時,共收集到氣體1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則反應(yīng)中消耗HNO3的物質(zhì)的量為(  )
A.0.05 molB.1 molC.1.05 molD.0.13 mol

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

下列說法正確的是(   )
A.通常情況下,氮?dú)獾男再|(zhì)不活潑是因?yàn)榈氐姆墙饘傩院苋醯木壒?/td>
B.氮?dú)馐欠菢O性分子,氨氣是極性分子
C.白磷和紅磷互為同素異形體,它們之間的相互轉(zhuǎn)化為物理變化
D.五氧化二磷是磷酸的酸酐,二氧化氮是硝酸的酸酐

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

盛放濃硝酸的試劑瓶里出現(xiàn)黃色是因?yàn)橄跛峋哂校?nbsp;  )
A.酸性B.不穩(wěn)定性C.強(qiáng)氧化性D.揮發(fā)性

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:實(shí)驗(yàn)題

(14分)某課外興趣小組對雙氧水(H2O2水溶液)做了如下實(shí)驗(yàn)探究。
(1)將質(zhì)量相同但聚集狀態(tài)不同的MnO2分別加入5mL 5%的雙氧水中,并用帶火星的木條試之。測定結(jié)果如下:
催化劑(MnO2
操作情況
觀察結(jié)果
反應(yīng)完成所需的時間
粉末狀
混合不振蕩
劇烈反應(yīng),使木條復(fù)燃
3.5分鐘
塊狀
 
反應(yīng)較慢,火星紅亮但木條未復(fù)燃
30分鐘
①寫出H2O2反應(yīng)的化學(xué)方程式                                       
②實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明催化劑作用的大小與                      有關(guān)。
(2)取三份含有等量H2O2,但質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的雙氧水,分別向其中加入1克MnO2粉末。測定結(jié)果如下:
雙氧水體積
操作情況
反應(yīng)完成所需的時間
收集到氣體體積
反應(yīng)后液體溫度
a1%的150mL
 
11分鐘
539mL
24℃
a2%的15mL
混合不振蕩
1分20秒
553mL
56℃
a3%的7.5mL
 
9秒
562mL
67℃
請簡要說明:
①反應(yīng)完成所需的時間不同的原因                                    。
②反應(yīng)后液體溫度不同的原因                                        
③收集到氣體體積不同的原因                                        。
(3)向含有酚酞的NaOH稀溶液中,逐滴滴入10%的雙氧水,紅色褪去。
①已知雙氧水顯弱酸性,試寫出H2O2的電離方程式:                     
②小組討論紅色褪去的原因時,甲同學(xué)認(rèn)為是雙氧水顯酸性所致;乙同學(xué)認(rèn)為是雙氧水有較強(qiáng)氧化性所致。請你設(shè)計(jì)一個簡單實(shí)驗(yàn)來說明是甲對還是乙對。(簡要文字說明)

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

活性氮原子與二氧化氮反應(yīng)(N+NO2)同時有四組氣體產(chǎn)物:①N2O+O;②2NO;③N2+2O;④N2+O2。測得產(chǎn)物氣體平均相對分子質(zhì)量為28.7,第③組產(chǎn)物所占比例為
A.13%B.23%C.33%D.43%

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

常溫時測知某氣體對氫氣的相對密度比由分子式計(jì)算出來的值大,該氣體能使碘化鉀淀粉溶液變藍(lán),但它不能與硝酸銀溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀,則該氣體是(  )
A.氨氣B.溴蒸氣C.甲烷D.二氧化氮

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

除去混入NO中的少量NO2應(yīng)將氣體通過下列試劑中的(   )
A.Na2CO3(aq)B.NaHCO3(aq)C.H2OD.濃H2SO4

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