Question

某化學興趣小組欲設計使用如下裝置驗證：銅和一定量的濃硝酸反應有一氧化氮產生。（假設氣體體積均為標準狀況，導氣管中氣體體積忽略不計，且忽略反應中溶液的體積變化）試回答下列問題：

(1)在銅和濃硝酸反應前，擠壓打氣球，經A、B、C三個裝置后，進入裝置D中的氣體是       （填化學式），通入該氣體的目的是               ；進行此步操作時應關閉   （填“K₁”“K₂”或“K₃”，下同），打開                   。
(2)若裝置C的硬質玻璃管中出現堵塞，則裝置B中可能出現的現象是               。
(3)關閉K₁、K₂，打開K₃，由分液漏斗向裝置D的試管中滴加濃硝酸。待Cu和濃硝酸反應結束后，再通過分液漏斗向裝置D的試管中加入CCl₄至滿。則裝置D的試管中一定發生的離子反應方程式為                       。
(4)從裝置E所得溶液中取出25．00 mL，用0．1000 mol/L的NaOH溶液進行中和，當恰好呈中性時消耗NaOH溶液18．00mL ，則裝置E中所得硝酸的物質的量濃度為         。
(5)實驗前量氣管的液面讀數為368．50 mL，實驗后量氣管的液面讀數為224．00 mL。則上述銅和一定量的濃硝酸反應中       （填“有”或“無”）NO生成，寫出推導過程              。

Answer 1

(1)N₂；排出D中的空氣；K₃；K₁、k₂  (2)錐形瓶中玻璃管液面上升
(3)Cu + 2NO₃^-+ 4H+==Cu²⁺ +2NO₂↑+ 2H₂O (4)0．072mol/L
(5)有；裝置E中得到100 mL硝酸時產生的NO約為80．64 mL，而試管中原有50 mL N₂，二者之和為80．64 mL+ 50 mL＝130．64 mL．而量氣管測得的氣體體積為368．50 mL -224．00 mL＝144．50 mL，說明生 成NO₂的同時有NO生成，且生成的NO體積為144．50 mL - 130．64 mL＝13．86 mL。

解析試題分析：（1）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮氣、二氧化碳、水蒸氣等，通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過濃硫酸除去水蒸氣；C裝置是反應掉空氣中的氧氣，所以進入D裝置的氣體主要是氮氣；試管體積為50ml，進入的氮氣體積為50ml，通入氮氣目的是把試管中的空氣排凈，避免生成的一氧化氮氣體被氧氣氧化為二氧化氮，無法驗證銅和濃硝酸反應產物中有一氧化氮氣體生成，依據氣體流向，開關操作是關閉K₃，打開K₁、K₂，讓氮氣把試管中的空氣趕凈，更好的利用后續試驗測定氣體體積和驗證一氧化氮氣體的生成。
（2）若裝置C的硬質玻璃管中出現堵塞，則導致氣流不暢，因此B裝置中壓強增大，所以裝置B中可能出現的現象是錐形瓶中玻璃管液面上升。
（3）關閉K₁、K₂，打開K₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸，一定發生的反應是銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，可能發生的反應是濃硝酸變稀后和銅的反應生成硝酸銅、一氧化氮和水；因此D中一定發生反應的離子方程式：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O。
（4）從E裝置所得溶液中取出25．00mL，用0．1000mol?L^-1的NaOH溶液滴定，當滴定完成后消耗NaOH溶液18．00mL，則設硝酸濃度為C，發生的反應實質是H⁺+OH^-=H₂O，所以25．00mL×C＝18．00mL×0．1000mol?L^-1，解得C＝0．0720mol/L。
（5）E裝置中生成的硝酸溶液體積為100ml，濃度為0．0720mol/L，所以生成硝酸物質的量為0．0072mol，根據化學方程式3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO，生成的一氧化氮氣體物質的量為0．0036mol，在標準狀況下的體積=0．0036mol×22．4L/mol＝0．08064L=80．64ml，而試管中原有50 mL N₂，二者之和為80．64 mL+ 50 mL＝130．64 mL。而量氣管測得的氣體體積為368．50 mL -224．00 mL＝144．50 mL，說明生成NO₂的同時有NO生成，且生成的NO體積為144．50 mL - 130．64 mL＝13．86 mL。
考點：考查硝酸與銅的有關判斷、計算以及實驗方案設計等