Question

6．某研究性學習小組，用下列儀器、藥品驗證合金（由Cu、Fe、Zn三種物質組成）和適量濃硝酸反應產生的氣體中含NO （N₂和O₂的用量可自由控制，氣體沸點：NO₂  21℃；NO-152℃）

（1）在圖2中選擇恰當的儀器將圖1補充完整，所選擇儀器的連接順序（按左→右連接，填各儀器編號）為E→D→F
（2）反應前先通入N₂目的是排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化
（3）確認氣體中含NO的操作及現象是D中燒瓶內通入O₂后，無色氣體變成紅棕色
（4）如果O₂過量，則裝置F中發(fā)生反應的化學方程式為：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃
（5）本題中，濃硝酸（含溶質amol）完全反應，還原產物只有NO和NO₂，被還原硝酸的物質的量n的取值范圍為$\frac{a}{4}$mol＜n＜$\frac{a}{2}$mol．

Answer 1

分析 （1）金屬與濃硝酸反應會生成二氧化氮，要驗證NO的生成，則先冷卻使二氧化氮與NO分離，再與氧氣反應，最后要加尾氣處理裝置；
（2）根據NO易被氧化來分析；
（3）根據裝置D中的反應來分析現象；
（4）氧氣過量，則4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（5）利用硝酸與金屬的化學反應方程式及極限法來分析．

解答 解：（1）因屬與濃硝酸反應會生成二氧化氮，要驗證NO的生成，則先冷卻使二氧化氮與NO分離，則選擇E裝置，驗證NO的存在，利用其與氧氣反應生成紅棕色氣體，則選擇D裝置，氮的氧化物對環(huán)境有污染，不能排放在環(huán)境中，應利用堿處理尾氣，則選擇F裝置，所選擇儀器的連接順序為E→D→F，
故答案為：E→D→F；
（2）因NO易被氧化，若裝置中存在氧氣則不能說明NO的存在，所以反應前先通入N₂目的是排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化，故答案為：排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化；
（3）因NO與氧氣反應生成二氧化氮，則觀察到D中燒瓶內通入O₂后，無色氣體變成紅棕色，
故答案為：D中燒瓶內通入O₂后，無色氣體變成紅棕色；
（4）因氧氣過量發(fā)生4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，硝酸與堿反應生成硝酸鈉，整個過程的化學反應為4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃，
故答案為：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃；
（5）由M+4HNO₃═M（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O，只生成二氧化氮時，被還原硝酸的物質的量n為$\frac{a}{2}$mol，
由3M+8HNO₃═3M（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，只生成一氧化氮，被還原硝酸的物質的量n為$\frac{a}{4}$mol，
以上兩個反應都發(fā)生，則被還原硝酸的物質的量$\frac{a}{4}$mol＜n＜$\frac{a}{2}$mol，故答案為：$\frac{a}{4}$mol＜n＜$\frac{a}{2}$mol．

點評 本題考查金屬與硝酸的反應，明確裝置的作用、物質的性質、溫度對化學平衡的影響、極限法分析等即可解答，難度稍大．