Question

13．某位同學(xué)在查閱資料時(shí)發(fā)現(xiàn)含氮化合物有以下性質(zhì)：
①常溫下NO₂和N₂O₄混合存在，低于0℃的過(guò)冷水中有無(wú)色的N₂O₄液體或晶體存在；
②濃硝酸與銅、銀等不活潑金屬反應(yīng)時(shí)除生成NO₂氣體外還有少量NO生成．
該同學(xué)在驗(yàn)證了“性質(zhì)①”后又設(shè)計(jì)了如下裝置驗(yàn)證“性質(zhì)②”，同時(shí)測(cè)定某電器元件中銅銀合金材料的含銅量．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
第一步  檢驗(yàn)裝置的氣密性后加入相關(guān)藥品；
第二步  打開(kāi)K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間，關(guān)閉K₁，打開(kāi)A中分液漏斗的活塞，向盛有7g銅銀合金粉末的圓底燒瓶中滴入13mol•L^-1濃硝酸100mL；
第三步 A中反應(yīng)結(jié)束后；
第四步  打開(kāi)K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間

回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)前、后都需要打開(kāi)K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間．
“第二步”中通入氮?dú)馐菫榱伺疟M裝置中的空氣，防止生成的NO被氧化；
“第四步”中通過(guò)氮?dú)馐菫榱吮ＷC反應(yīng)產(chǎn)生的氣體完全被裝置E吸收．
（2）“第三步”的目的是驗(yàn)證“性質(zhì)②”并確保有害氣體被完全吸收，請(qǐng)補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟并寫(xiě)出預(yù)測(cè)現(xiàn)象；A中反應(yīng)結(jié)束后打開(kāi)K₂，持續(xù)通入氧氣，D中出現(xiàn)紅棕色氣體．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通；測(cè)量確定裝置A燒瓶中溶液的體積為100mL，裝置C增重3.22g，裝置E增重0.54g（E中N元素均以NO₃^-的形式存在），不考慮硝酸的揮發(fā)與分解以及空氣對(duì)試劑的影響，則
①裝置A燒瓶?jī)?nèi)溶液中硝酸表現(xiàn)的性質(zhì)為ab．（填序號(hào)）
a．酸性         b．氧化性        c．還原性
②裝置A燒瓶?jī)?nèi)溶液中被還原的硝酸的物質(zhì)的量為0.08mol；
③實(shí)驗(yàn)所用銅銀合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.9%（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 本題為探究題，探究濃硝酸與銅、銀等不活潑金屬反應(yīng)時(shí)除生成NO₂氣體外還有少量NO生成，涉及NO₂與N₂O₄間的轉(zhuǎn)化，及NO很容易被空氣中的氧氣氧化等性質(zhì)，解題關(guān)鍵是消除彼此間的干擾，
（1）裝置中本身有空氣，NO很容易被氧化；定量實(shí)驗(yàn)，需要確保生成物能完全測(cè)定，E裝置就是為了吸收生成的氮氧化物的；
（2）NO遇氧氣很容易生成NO₂，現(xiàn)象是無(wú)色變?yōu)榧t棕色；
（3）裝置C中收集到的是N₂O₄，E中增重的質(zhì)量應(yīng)該是NO和O₂的質(zhì)量，可結(jié)合電子守恒計(jì)算固體中Cu或銀的質(zhì)量，根據(jù)原子守恒及電荷守恒計(jì)算反應(yīng)后溶液A中HNO₃的濃度，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：（1）利用通入的空氣將裝置內(nèi)的空氣排盡，防止NO被氧化；第四步通N2的目的是將生成的NO和O₂的混合氣體完全被E中NaOH溶液吸收，
故答案為：排盡裝置中的空氣，防止生成的NO被氧化；保證反應(yīng)產(chǎn)生的氣體完全被裝置E吸收；
（2）欲驗(yàn)證NO可利用NO遇氧氣變紅棕色的性質(zhì)，只要打開(kāi)K₂，持續(xù)通入氧氣，D中出現(xiàn)紅棕色氣體即可證明，
故答案為：打開(kāi)K₂，持續(xù)通入氧氣，D中出現(xiàn)紅棕色氣體；
（3）①裝置A燒瓶?jī)?nèi)溶液中硝酸與合金反應(yīng)生成鹽和水，表現(xiàn)了酸性，同時(shí)硝酸將銅銀氧化，表現(xiàn)氧化性，
故答案為：ab；
②N₂O₄的物質(zhì)的量為：$\frac{3.22g}{92g/mol}$=0.035mol，根據(jù)4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，設(shè)NO的物質(zhì)的量為nmol，則O₂的物質(zhì)的量為0.75nmol，30n+32×0.75n=0.54，解得：n=0.01mol，設(shè)Cu的物質(zhì)的量為xmol，銀的物質(zhì)的量為ymol，則64x+108y=7，另外電子守恒式為：2x+y=0.035×2+0.01×3，解得：x=0.025mol，y=0.05mol，被還原的硝酸為：0.035mol×2+0.01mol=0.08mol，
故答案為：0.08mol；
③根據(jù)②可知銅的物質(zhì)的量為0.025mol，則Cu的質(zhì)量為0.025mol×64g/mol=1.6g，
所以銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{1.6g}{7g}$=22.9%；
故答案為：22.9%．

點(diǎn)評(píng) 本題以探究銅、銀與硝酸反應(yīng)產(chǎn)物為載體考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握守恒思想的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>