Question

9．化學實驗是學習化學和進行科學研究的重要方法和途徑．學會氣體物質的制備方法是研究氣體、利用氣體的基礎．請根據下圖回答有關問題：

（1）小明同學用銅和濃硝酸、圖Ⅰ裝置制備并收集干燥的NO₂氣體：
①B中反應的離子方程式為Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；收集NO₂氣體的方法是向上排氣法
②為驗證NO₂的氧化性和NO的還原性，小明在圖I后面接入圖III裝置，驗證NO₂性質并制取NO，其中F試管中裝有Na₂S溶液，G、H裝置所盛液體為水．
I．連接a→f，F中的現象是溶液變渾濁，可證明NO₂的氧化性；在G中鼓入空氣后現象是有紅棕色氣體生成，可證明NO的還原性．
Ⅱ．實驗前G中充滿水的作用是制取NO并用排水法收集NO（用簡要文字回答）
（2）小華同學用圖Ⅰ裝置制取NH₃和O₂的混合氣體，用圖Ⅱ裝置驗證氨的某些性質：往A中加入濃氨水，B中加入Na₂O₂固體，C中加入堿石灰，D內放置催化劑（鉑石棉網），按氣流方向a→bc→d連接各儀器．
①D中反應的化學方程式為4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O、2NO+O₂═2NO₂
②為防止NO₂污染環(huán)境，E裝置中裝的試劑可以是（填化學式）NaOH溶液．
（3）小明和小華兩位同學按圖Ⅳ裝置繼續(xù)進行實驗：通氣一段時間后，小明同學實驗過程中品紅溶液幾乎不褪色，而小華同學的實驗現象是品紅溶液越來越淺．試根據實驗裝置和實驗結果回答問題．
①小明同學實驗過程中，品紅溶液不褪色，說明SO₂和Cl₂的物質的量之比為：1：1；其有關反應的離子方程式為SO₂+C1₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2C1^-
②小華同學做到讓品紅溶液的顏色變得越來越淺的關鍵是控制SO₂和Cl₂進氣的物質的量，使之不相等．

Answer 1

分析 （1）①銅和濃硝酸制備并收集干燥的NO₂氣體，發(fā)生反應生成硝酸銅二氧化氮和水，二氧化氮氣體易與水反應，比空氣重，可以用向上排空氣法收集；
②Ⅰ．二氧化氮通入Na₂S溶液，可以將硫離子氧化成硫單質，而二氧化氮被還原成一氧化氮，一氧化氮遇到空氣中的氧化又變?yōu)榧t棕色的二氧化氮，可以證明一氧化氮具有還原性；
Ⅱ．二氧化氮能與水反應生成一氧化氮和硝酸；
（2）用圖Ⅰ裝置制取NH₃和O₂的混合氣體，用圖Ⅱ裝置驗證氨的某些性質，往A中加入濃氨水，B中加入Na₂O₂固體，反應產生氨氣，C中加入堿石灰干燥氨氣，D內放置催化劑（鉑石棉）使氨氣被氧氣氧化為一氧化氮，一氧化氮遇氧氣生成二氧化氮，二氧化氮是污染性氣體不能排放到大氣，應進行尾氣吸收，通入氫氧化鈉溶液中吸收；
（3）SO₂和Cl₂都能使品紅溶液褪色，但當兩氣體一起通入品紅溶液中后，發(fā)生氧化還原反應生成氯化氫和硫酸，這兩種物質都不能使品紅褪色，按氯氣和二氧化硫的物質的量之比可分析溶液顏色的變化；

解答 解：（1）①圖Ⅰ裝置、銅和濃硝酸制備并收集干燥的NO₂氣體，銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮、水，反應的離子方程式為Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，用干燥劑干燥后的二氧化氮氣體易與水反應且比空氣重，所以收集用向上排氣法，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O； 向上排氣法； 
②Ⅰ．二氧化氮通入Na₂S溶液，可以將硫離子氧化成硫單質，溶液變渾濁，而二氧化氮被還原成一氧化氮，一氧化氮遇到空氣中的氧化又變?yōu)榧t棕色的二氧化氮，可以證明一氧化氮具有還原性，
故答案為：溶液變渾濁；有紅棕色氣體生成；
Ⅱ．由于二氧化氮能與水反應生成一氧化氮和硝酸，所以實驗前G中充滿水可以制取NO并用排水法收集NO；
故答案為：制取NO并用排水法收集NO；
（2）①裝置Ⅰ制備制取干燥的NH₃和O₂的混合氣體，通入裝置Ⅱ在D處發(fā)生催化氧化反應，4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，生成的一氧化氮氣體與氧氣反應生成紅棕色二氧化氮氣體 2NO+O₂=2NO₂，
故答案為：4NH₃+5O₂═4NO+6H₂O、2NO+O₂═2NO₂； 
②裝置E是吸收尾氣防止污染空氣，一般用強堿溶液吸收，如NaOH溶液，
故答案為：NaOH；
（3）SO₂和Cl₂都能使品紅溶液褪色，但當兩氣體一起通入品紅溶液中后，發(fā)生氧化還原反應生成氯化氫和硫酸，這兩種物質都不能使品紅褪色，按氯氣和二氧化硫的物質的量之比可分析溶液顏色的變化，
①品紅溶液不褪色，說明SO₂和Cl₂恰好完全反應，根據方程式SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl，可知SO₂和Cl₂物質的量之比為1：1，其有關反應的離子方程式為SO₂+C1₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2C1^-，
故答案為：1：1；SO₂+C1₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2C1^-；
②小華同學做到讓品紅溶液的顏色變得越來越淺的關鍵是SO₂和Cl₂沒有完全反應，有一種過量，即控制SO₂和Cl₂進氣的物質的量，使之不相等，過量的氣體使品紅褪色，
故答案為：控制SO₂和Cl₂進氣的物質的量，使之不相等．

點評 本題考查了實驗室制氨氣、制二氧化氮氣體的原理，主要考查氨氣、一氧化氮、二氧化氮的化學性質應用，同時還考查了實驗制備的基本操作，中等難度．