Question

20．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了圖1置研究硝酸的性質(zhì)．
實(shí)驗(yàn)一：甲組同學(xué)用圖一裝置來證實(shí)稀硝酸與銅反應(yīng)生成NO．
（1）裝置中a儀器的名稱為球形干燥管．
（2）加入硝酸的操作：應(yīng)先打開活塞A，然后從右管的漏斗中向U形管中逐漸注入稀硝酸．當(dāng)注滿后，應(yīng)關(guān)閉活塞A，此時(shí)觀察到的現(xiàn)象U型管左管中，銅表面有無色氣體生成，液面下降，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色．待反應(yīng)一會(huì)后若打開活塞A，觀察到的現(xiàn)象為在干燥管中看到氣體變?yōu)榧t棕色，左管液面上升．
（3）若要收集NO氣體，如圖2收集裝置中合適的是（填序號(hào)）C、E．

（4）在100mL混合溶液中，HNO₃和H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度分別是0.4mol/L、0.1mol/L向該混合液中加入1.92g銅粉，加熱待充分反應(yīng)后，所得溶液中Cu²⁺的物質(zhì)的量濃度是0.225mol/L．
實(shí)驗(yàn)二：乙組同學(xué)利用上述裝置完成濃硝酸與銅的反應(yīng)
（5）乙組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室里有幾瓶濃硝酸呈黃色，請用簡單的文字和方程式解釋這種現(xiàn)象濃硝酸受熱或見光易分解產(chǎn)生紅棕色的二氧化氮?dú)怏w（4HNO₃$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O），該氣體溶于濃硝酸中，而使溶液變?yōu)辄S色．
（6）同學(xué)們發(fā)現(xiàn)濃硝酸與銅反應(yīng)后的溶液呈綠色，而不顯藍(lán)色．甲同學(xué)認(rèn)為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高所致，而乙同學(xué)認(rèn)為是該溶液中溶解了NO₂氣體所致．同學(xué)們分別設(shè)計(jì)了以下3個(gè)實(shí)驗(yàn)來判斷兩種看法是否正確．這些方案中可行的是①③．（填序號(hào)，多選不給分）
①加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
②加水稀釋綠色溶液，觀察顏色變化
③向該綠色溶液中通入氮?dú)�，觀察顏色變化．

Answer 1

分析 （1）裝置中a儀器的名稱為是球形干燥管；
（2）加入硝酸的操作：應(yīng)先打開活塞A保證U形管內(nèi)壓強(qiáng)平衡，且排出氣體，然后從右管的漏斗中向U形管中逐漸注入稀硝酸．當(dāng)注滿后，應(yīng)關(guān)閉活塞A，銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和無色氣體一氧化氮，硝酸銅為藍(lán)色；待反應(yīng)一會(huì)后若打開活塞A，空氣進(jìn)入，一氧化氮被氧化成二氧化氮；
（3）一氧化氮有毒且易和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，一氧化氮不和水反應(yīng)，所以不能用排水法收集，應(yīng)該用排水法收集；
（4）1.92g的銅的物質(zhì)的量n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，混合酸中n（H⁺）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol，n（NO₃^-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，
發(fā)生3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，判斷過量后以不足量代入計(jì)算；
（5）硝酸不穩(wěn)定分解產(chǎn)生的二氧化氮溶解其中呈黃色；
（6）根據(jù)溶液濃度變化的影響因素和氣體的溶解度影響因素解答．

解答 解：（1）裝置中a儀器含有典型的球泡特征，為球形干燥管，
故答案為：球形干燥管；
（2）加入硝酸的操作：應(yīng)先打開活塞A保證U形管內(nèi)壓強(qiáng)平衡，同時(shí)把U形管左側(cè)的空氣排出，銅絲和硝酸反應(yīng)，所以當(dāng)注滿后，應(yīng)關(guān)閉活塞A，銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和無色氣體一氧化氮，硝酸銅為藍(lán)色，所以此時(shí)觀察到的現(xiàn)象為U型管左管中，銅表面有無色氣體生成，液面下降，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色，待反應(yīng)一會(huì)后若打開活塞A，空氣進(jìn)入，在干燥管中無色的一氧化氮被氧化成紅棕色的二氧化氮，左管液面上升，
故答案為：打開；關(guān)閉；U型管左管中，銅表面有無色氣體生成，液面下降，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色；在干燥管中看到氣體變?yōu)榧t棕色，左管液面上升；
（3）一氧化氮有毒且易和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，一氧化氮不和水反應(yīng)，所以不能用排水法收集，應(yīng)該用排水法收集，排水裝置中，氣體的進(jìn)出口符合“短進(jìn)長出”的原則，故CE符合，
故答案為：C、E；
（4）1.92g的銅的物質(zhì)的量n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，混合酸中n（H⁺）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol，n（NO₃^-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，
由3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，Cu與NO₃^-過量，H⁺不足，氫離子的物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算，
設(shè)產(chǎn)生的銅離子的物質(zhì)的量為x moL，
3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
      8        3
      0.06     x
$\frac{8}{0.06}$=$\frac{3}{x}$，x=0.0225mol，
c（Cu²⁺）=$\frac{0.0225mol}{0.1L}$=0.225mol/L，
故答案為：0.225mol/L；
（5）濃硝酸不穩(wěn)定，受熱或見光分解產(chǎn)生的紅棕色二氧化氮溶解其中呈黃色，反應(yīng)方程式為4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，
故答案為：濃硝酸受熱或見光易分解產(chǎn)生紅棕色的二氧化氮?dú)怏w（4HNO₃$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O），該氣體溶于濃硝酸中，而使溶液變?yōu)辄S色；
（6）加熱綠色溶液，氣體的溶解量減小，能改變?nèi)芤褐腥芙鈿怏w的量，故①正確，而加水稀釋綠色溶液，由于溶液濃度變小，溶液的顏色會(huì)變化，而且加水后氣體的溶解量加大，溶液的顏色也會(huì)發(fā)生變化，故不能進(jìn)行判斷，故②錯(cuò)誤，向該綠色溶液中通入氮?dú)�，氮�(dú)怆y溶于水，通入氮?dú)饪梢詭ё叨�氧化氮�(dú)怏w，由于溶液濃度變小，溶液的顏色會(huì)變化，可以證明該溶液中是否為溶解了NO₂氣體所致，故③正確，
故答案為：①③．

點(diǎn)評 本題考查了硝酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究，側(cè)重于氮氧化物的性質(zhì)的考查，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)及發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意硝酸的性質(zhì)，題目難度中等．