Question

9．某學(xué)習(xí)小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按下圖裝置進行實驗（夾持儀器已略去）．實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO₂，而稀硝酸不能氧化NO．由此得出的結(jié)論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸．

可選藥品：濃硝酸、3mol•L^-1稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳．
已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應(yīng)，能與NO₂反應(yīng)：2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O
（1）實驗應(yīng)避免有害氣體排放到空氣中，裝置③、④、⑥中盛放的藥品依次是3mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液．
（2）滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后通入CO₂一段時間，關(guān)閉彈簧夾，將裝置⑤中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)．
（3）裝置①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
（4）裝置②發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．
（5）該小組得出結(jié)論的實驗現(xiàn)象是裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色．
（6）實驗結(jié)束后，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色．甲同學(xué)認為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分數(shù)較高所致，而乙同學(xué)認為是該溶液中溶解了生成的氣體．同學(xué)們分別設(shè)計了以下4個實驗來判斷兩種看法是否正確．這些方案中可行的是a、c、d（選填序號字母）．
a．加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
b．加水稀釋綠色溶液，觀察顏色變化
c．向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化
d．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化．

Answer 1

分析 驗證濃硝酸的氧化性，應(yīng)首先檢查裝置的氣密性，硝酸與銅發(fā)生反應(yīng)生成二氧化氮，通入水后生成一氧化氮，然后通過濃硝酸，如無色氣體生成紅棕色氣體，可證明硝酸具有氧化性，可氧化一氧化氮，生成的氣體不能直接排放到空氣中，應(yīng)有尾氣處理裝置，以此解答該題．
（1）根據(jù)裝置特點和實驗?zāi)康呐袛啵?br />（2）根據(jù)空氣造成的影響確定如何實施操作；同時根據(jù)一氧化氮的性質(zhì)判斷裝置⑤的操作；
（3）根據(jù)銅和濃硝酸的性質(zhì)結(jié)合實驗現(xiàn)象判斷產(chǎn)物，從而確定反應(yīng)方程式；
（4）根據(jù)實驗現(xiàn)象結(jié)合二氧化氮的性質(zhì)書寫反應(yīng)方程式；
 （5）根據(jù)對比實驗③、④的實驗現(xiàn)象判斷；
（6）根據(jù)是否改變?nèi)芤褐邢跛徙~的質(zhì)量分數(shù)或溶解氣體的濃度判斷；

解答 解：（1）根據(jù)裝置特點和實驗?zāi)康�，裝置⑤是收集NO，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂防止污染大氣；因為要驗證稀HNO₃不能氧化NO，所以裝置③中應(yīng)該盛放稀硝酸．
故答案為：3mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液；
（2）由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產(chǎn)生干擾，所以滴加濃HNO₃之前需要通入一段時間CO₂趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)防止反應(yīng)產(chǎn)生的NO氣體逸出．
故答案為：通入CO₂一段時間，關(guān)閉彈簧夾，將裝置⑤中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)；
（3）裝置①中發(fā)生反應(yīng)為Cu與濃HNO₃反應(yīng)生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O，反應(yīng)方程式為Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（4）裝置②中盛放H₂O，使NO₂與H₂O反應(yīng)生成NO：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
 （5）NO通過稀HNO₃溶液后，若無紅棕色NO₂產(chǎn)生，說明稀HNO₃不能氧化NO，所以盛放稀HNO₃裝置的液面上方?jīng)]有顏色變化即可說明之．裝置④中盛放的是濃HNO₃，若濃HNO₃能氧化NO則裝置④液面的上方會產(chǎn)生紅棕色氣體．
故答案為：裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色；
（6）要證明是Cu（NO₃）₂濃度過高或是溶解了NO₂導(dǎo)致裝置①中溶液呈綠色，一是可設(shè)計將溶解的NO₂趕走（a、c方案）再觀察顏色變化，二是增大溶液中NO₂濃度（d方案），通過觀察顏色變化可以判斷．
故選a c d．

點評 本題主要考查HNO₃的性質(zhì)、屬物質(zhì)驗證性實驗設(shè)計，利用對比的方法判斷硝酸的性質(zhì)．結(jié)合已知的物質(zhì)具有的性質(zhì)，選擇合適的試劑，設(shè)計具體實驗方案驗證物質(zhì)是否具有該性質(zhì)．對有毒氣體要設(shè)計尾氣處理裝置，防止污染環(huán)境．