Question

某研究性學習小組在驗證銅銀合金與濃硝酸反應中，除生成NO₂氣體外，還有少量的NO生成．查閱資料得知：常溫下NO₂與N₂O₄混合存在，在低于0℃幾乎只有無色的N₂O₄液體或晶體存在，為此他們設計了如圖所示的驗證實驗裝置（圖中已略去了不必要的裝置）

回答下列問題：
（1）寫出銅與硝酸反應的可能的反應的方程式

 

（2）實驗開始前要先打開A部分的活塞K₁，持續通一段時間氮氣再關閉活塞K₁，這樣作的目的是

 

，裝置B瓶的作用是

 

．
（3）A中的反應停止后，打開D中的活塞K₂再通入氧氣，若反應中確有NO產生，則D出現的現象是

 

，實驗發現通入氧氣溫度的高低對實驗現象有較大的影響，為了便于觀察，通入的

 

（填“熱”或“冷“）氧氣．
（4）已知合金的質量為a，且合金完全溶解，若還想測定銅的質量分數，只需要利用A裝置中反應后的溶液進行簡單的實驗操作，就可以達到實驗目的．試簡述實驗過程：

 

．

Answer 1

分析：（1）依據銅和濃硝酸反應過程中隨硝酸濃度變稀后銅和稀硝酸反應生成一氧化氮氣體；
（2）通入氮氣是排除裝置中的空氣，避免生成的一氧化氮氣體被氧化為二氧化氮；B裝置是利用濃硫酸的吸水性吸收氣體中的水蒸氣避免在C中 冷卻后水和二氧化氮反應生成一氧化氮；
（3）一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色氣體二氧化氮氣體；溫度高反應速率快；
（4）銅銀合金和硝酸全部反應生成銅鹽和銀鹽，利用A裝置中銀離子和氯離子形成的沉淀稱量計算得到合金中銅的質量分數．

解答：解：（1）銅和濃硝酸反應生成二氧化氮，過程中隨硝酸濃度變稀后銅和稀硝酸反應生成一氧化氮氣體，反應的可能化學方程式為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（2）通入氮氣是排除裝置中的空氣，避免生成的一氧化氮氣體被氧化為二氧化氮；B裝置是利用濃硫酸的吸水性吸收氣體中的水蒸氣避免在C中冷卻后水和二氧化氮反應生成一氧化氮，
故答案為：排除系統的空氣，防止NO氧化為NO₂；吸收水蒸氣，防止水蒸氣在C中冷凝后與NO₂反應產生NO；
（3）A中的反應停止后，打開D中的活塞K₂再通入氧氣，若反應中確有NO產生，一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色氣體二氧化氮氣體，通入氧氣溫度越高反應速率越快，通入熱的氧氣，
故答案為：出現紅棕色氣體；熱；
（4）銅銀合金和硝酸全部反應生成銅鹽和銀鹽，利用A裝置中銀離子和氯離子形成的氯化銀沉淀稱量，計算得到合金中銅的質量分數，
故答案為：在A中加入過量的Cl^-的溶液，過濾、洗滌、干燥并稱量沉淀的質量．

點評：本題考查了物質性質的實驗設計，硝酸性質的應用，實驗步驟和產物性質及其反應現象是解題關鍵，題目難度中等．