Question

20．某活動小組利用如圖裝置驗證NO的還原性及探究工業(yè)生產(chǎn)硝酸的原理．
（1）如何檢查該裝置氣密性關閉K₁、K₂，打開K₃，從滴定管上口加水，沒過廣口瓶①中長導管口，繼續(xù)加水，使廣口瓶①中長導管內外出現(xiàn)一段液柱，停止加水，靜置一段時間后，若這段液柱不變，說明裝置氣密性好，反之，說明裝置氣密性不好．
（2）從導管a通入一定量的NO并準確測定通入NO的體積的主要操作：通入NO前，向廣口瓶①中加入水，讓水充滿廣口瓶①，且調節(jié)滴定管中液面與①相平并記錄滴定管的刻度．關閉K₂、打開K₁、K₃，通入一定量的NO后，調整滴定管液面與①中液面相平，再次讀取滴定管的刻度；計算出通入的NO的體積為V mL（V＜50 mL）．
（3）驗證NO的還原性；探究工業(yè)生產(chǎn)硝酸的原理
①停止通入NO后關閉K₁、K₃，打開K₂，從導管b緩緩通入O₂，寫出通入O₂過程中發(fā)生的化學反應方程式2NO+O₂=2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
②繼續(xù)通入O₂，打開K₃并及時調整滴定管③液面與廣口瓶①中液面相平，直至廣口瓶①中剛好充滿液體．
Ⅰ．當通入氧氣的體積為$\frac{V}{2}$時，則廣口瓶①的氣體體積為$\frac{V}{3}$；
Ⅱ．當廣口瓶①的氣體體積為$\frac{V}{2}$，則通入氧氣的體積可能為$\frac{5V}{4}$或$\frac{3V}{8}$．

Answer 1

分析 （1）液封氣體形成液面高度差，液面高度差不變，說明裝置氣密性好；
（2）廣口瓶①中壓強均與外界相同，通過調節(jié)兩端液面，到兩端高度相同時再讀取體積；
（3）①氧氣與NO反應生成二氧化氮，二氧化氮與水反應生成硝酸與NO；
②I．根據(jù)反應方程式4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃過量計算；
Ⅱ．剩余氣體有兩種可能，可能是NO余，也可能是O₂，結合方程式計算．

解答 解：（1）檢驗裝置氣密性方法：關閉K₁、K₂，打開K₃，從滴定管上口加水，沒過廣口瓶①中長導管口，繼續(xù)加水，使廣口瓶①中長導管內外出現(xiàn)一段液柱，停止加水，靜置一段時間后，若這段液柱不變，說明裝置氣密性好，反之，說明裝置氣密性不好，
故答案為：關閉K₁、K₂，打開K₃，從滴定管上口加水，沒過廣口瓶①中長導管口，繼續(xù)加水，使廣口瓶①中長導管內外出現(xiàn)一段液柱，停止加水，靜置一段時間后，若這段液柱不變，說明裝置氣密性好，反之，說明裝置氣密性不好；
（2）通入NO前，向廣口瓶①中加入水，讓水充滿廣口瓶①，且調節(jié)滴定管中液面與①相平并記錄滴定管的刻度．關閉K₂、打開K₁、K₃，通入一定量的NO后，調整滴定管液面與①中液面相平，再次讀取滴定管的刻度，
故答案為：通入NO前，向廣口瓶①中加入水，讓水充滿廣口瓶①，且調節(jié)滴定管中液面與①相平并記錄滴定管的刻度．關閉K₂、打開K₁、K₃，通入一定量的NO后，調整滴定管液面與①中液面相平，再次讀取滴定管的刻度；
（3）①NO易與氧氣反應：2NO+O₂═2NO₂，NO₂又與水反應：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，
故答案為：2NO+O₂=2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
②Ⅰ．設$\frac{V}{2}$的氧氣參加反應時，需要一氧化氮的體積為x，
4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃
4   3
x  $\frac{V}{2}$ 
所以x=$\frac{2V}{3}$＜V，所以一氧化氮剩余，剩余的一氧化氮為V-$\frac{2V}{3}$=$\frac{V}{3}$，
故答案為：$\frac{V}{3}$；
Ⅱ．剩余的氣體可能是氧氣或一氧化氮，
①當剩余的氣體為氧氣時，一氧化氮不足量，設參加反應的氧氣為Y，
4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃
4    3
V    Y
所以Y=$\frac{3V}{4}$，所以通入的氧氣體積為$\frac{3V}{4}$+$\frac{V}{2}$=$\frac{5V}{4}$，
②當剩余的氣體為一氧化氮時，氧氣的量不足，參加反應的一氧化氮為V-$\frac{V}{2}$=$\frac{V}{2}$，設參加反應的氧氣為Z，則：
4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃
4   3
$\frac{V}{2}$  Z
所以Z=$\frac{3V}{8}$，
故答案為：$\frac{5V}{4}$或$\frac{3V}{8}$．

點評 本題以驗證NO的還原性及探究工業(yè)生產(chǎn)硝酸的原理為載體，考查氣密性檢驗、氣體體積測量、化學方程式計算等，注意較準確地測量氣體的體積應保證內外氣壓相等．