Question

（18分）濃硝酸、稀硝酸都具有強氧化性，某學習小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按下圖裝置進行試驗（夾持儀器的裝置已略去）。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO₂，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。

可選藥品：濃硝酸、3mo/L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，能與NO₂反應
2NO₂ + 2NaOH === NaNO₃ + NaNO₂  + H₂O
（1）濃硝酸與NO反應的氧化產物與還原產物的物質的量之比為              
（2）實驗應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        
（3）滴加濃硝酸之前的操作依次是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后        
（4）裝置①中發生反應的化學方程式是                                                  
裝置②的作用是        ，發生反應的化學方程式是                               
（5）該小組得出的結論所依據的實驗現象是           
（6）試驗結束后，同學們發現裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分數較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學們分別設計了以下4個試驗來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是（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產生的氣體，觀察顏色變化

Answer 1

（1）1:2 （2分）
（2）3mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液（3分）
（3）通入CO₂一段時間，關閉彈簧夾，將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內（2分）
（4）Cu + 4HNO₃（濃）=== Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O（2分）
（5）將NO₂轉化為NO（2分）   3NO₂ + H₂O === 2HNO₃ + NO（2分）
（6）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為紅棕色（2分）
（7）a   c   d（3分）

試題分析：（1）HNO₃作氧化劑轉化的NO₂是還原產物，NO作還原劑轉化的NO₂是氧化產物，根據化合價升高和降低的價數相等，2n（氧化產物）=n（還原產物），所以氧化產物與還原產物的物質的量之比為1:2。
（2）根據裝置特點和實驗目的，裝置⑤是收集NO，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂，因為要驗證稀HNO₃不能氧化NO，所以裝置③中應該盛放稀硝酸。
（3）由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產生干擾，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中導管末端伸入倒置的燒瓶內防止反應產生的NO氣體逸出。
（4）Cu與濃HNO₃反應生成Cu(NO₃)₂、NO₂、H₂O：Cu + 4HNO₃(濃)＝Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ +2 H₂O。
（5）裝置②中盛放H₂O，使NO₂與H₂O反應生成NO：3NO₂ + H₂O === 2HNO₃ + NO。
（6）NO通過稀HNO₃溶液后，若無紅棕色NO₂產生，說明稀HNO₃不能氧化NO，所以盛放稀HNO₃裝置的液面上方沒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液面的上方會產生紅棕色氣體。
（7）要證明是Cu(NO₃)₂濃度過高或是溶解了NO₂導致裝置①中溶液呈綠色，可設計將溶解的NO₂趕走（a、c方案）再觀察顏色變化；也可在Cu(NO₃)₂的濃溶液中通入NO₂進行比較觀察反應后的顏色變化（d方案），確定是否是因為溶有NO₂引起的；方案b由于Cu(NO₃)₂和溶解在其中的NO₂濃度均可發生變化，故無法確定是哪一種因素引起的，故acd正確。₃的性質、氧化還原反應原理、化學方程式的書寫。