Question

有如圖實驗裝置，其中a、b、c為彈簧夾．
（1）如果開啟a和c，關閉b，則I中反應的離子方程式為______．
（2）如果將I管中的稀硝酸換成濃硝酸，開啟a和c，關閉b，過一會兒觀察，可以看到II里浸入水中的導管口有氣泡冒出，導管內氣體呈______色，液面上氣體為______色．
（3）在問題（1）的實驗中，要使II里的氣體始終保持無色，應先關閉______（填a或b，下同），開啟______和c，使產生的CO₂氣體排盡II里的空氣，再關閉______打開______．
（4）若將32g銅加入盛有150mL一定濃度硝酸的I中使之恰好完全反應，產生的NO₂和NO混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L．則NO為______mol．原硝酸溶液的濃度為______mol?L^-1．

Answer 1

【答案】分析：（1）開啟a和c，關閉b，裝置中壓強減小，長頸漏斗中硝酸液體流下浸沒銅后發生氧化還原反應生成硝酸銅一氧化氮和水；
（2）I管中的稀硝酸換成濃硝酸，開啟a和c，關閉b，裝置中壓強減小，長頸漏斗中濃硝酸液體流下浸沒銅后發生氧化還原反應生成硝酸銅二氧化氮和水，二氧化氮和水反應生成一氧化氮；
（3）始終保持無色，裝置Ⅱ中不能含有空氣，需要Ⅲ反應生成二氧化碳把裝置Ⅱ中的空氣趕凈，生成的二氧化氮與水反應生成無色氣體；
（4）根據化學方程式計算，可以利用氧化還原反應的電子守恒列式計算．
解答：解：（1）開啟a和c，關閉b，裝置中壓強減小，長頸漏斗中硝酸液體流下浸沒銅后發生氧化還原反應生成硝酸銅一氧化氮和水；反應的化學方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）I管中的稀硝酸換成濃硝酸，開啟a和c，關閉b，裝置中壓強減小，長頸漏斗中濃硝酸液體流下浸沒銅后發生氧化還原反應生成硝酸銅二氧化氮和水，二氧化氮和水反應生成一氧化氮；導管內氣體呈紅棕色，液面上氣體是無色，故答案為：紅棕；無；
（3）在問題（1）的實驗中，要使II里的氣體始終保持無色，應先關閉a，開啟b和c，使產生的CO₂氣體排盡II里的空氣，再關閉 b打開a，二氧化碳環境中，一氧化氮不再反應，
故答案為：a；b；b；a；
（4）若將32g銅加入盛有150mL一定濃度硝酸的I中使之恰好完全反應，產生的NO₂和NO混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L物質的量為0.5mol；依據氧化還原反應的電子守恒計算，設生成NO物質的量為x，則NO₂物質的量為0.5mol-x；失電子的銅物質的量為0.5mol，Cu～Cu²⁺～2e^-；失電子總數為1mol；得電子的是硝酸分別為：
HNO₃～NO～3e^-；
      x    3x
 NO₃～NO₂～e^-；
    0.5-x  0.5-x
3x+0.5-x=1
x=0.25mol
依據氮元素守恒得到，原硝酸溶液中溶質物質的量=0.25 mol+（0.5-0.25）+0.5×2=1.5mol；原硝酸濃度==10mol/L，
故答案為：0.25；10．
點評：本題考查了硝酸性質的應用，實驗裝置的反應原理的應用分析，銅和稀硝酸、濃硝酸反應產物的性質判斷和應用，氧化還原反應的電子守恒的計算應用，難度中等．