Question

（14分）下圖為某實驗者設計的驗證銀圓（銀和銅的合金）完全溶解于一定量的濃硝酸后生成NO₂氣體中含有NO的實驗裝置圖。常溫時，NO₂與N₂O₄同時存在；在低于0℃時，幾乎只有無色的N₂O₄的晶體存在。

（1）反應前先打開A中的活塞K₁，持續通一段時間N₂，其理由是            。
（2）若裝置中缺B，其后果是                                             。
（3）反應結束后，打開D中的活塞K₂，并通入氧氣，D瓶內氣體由無色變為紅棕色；若通入的是熱氧氣，則瓶內氣體的顏色比以前更深，其原因是              。
（4）C裝置的作用是                 ；E中a儀器所起的作用是             。
（5）已知該銀圓的質量為25g，加入75mL 12mol·L^—1的濃硝酸。實驗結束后，A中燒瓶內溶液中H⁺的濃度為2mol·L^—1（反應中HNO₃既無揮發也無分解），溶液體積仍為75mL。
①參加反應的硝酸的物質的量是                  。
②為測定該銀圓中銅的質量分數，還需進行的主要實驗操作是              。

Answer 1

（1）趕走裝置中的空氣，防止干擾實驗。
（2）無法確認銅與硝酸反應是否生成了NO氣體
（3）熱的空氣使平衡 2NO₂  N₂O₄向逆方向移動，導致顏色加深
(4)將NO₂ 和NO分開（或除去二氧化氮氣體)   防倒吸
（5） 0、75mol 向反應后的溶液中加入足量的鹽酸，過濾洗滌稱量干燥沉淀的質量

試題分析：（1）由于裝置中含有空氣，而空氣能把NO氧化生成NO₂，從而干擾實驗的檢驗，所以這樣操作的目的是趕走裝置中的空氣，防止干擾實驗。
（2）由于生成的氣體中含有水蒸氣，而NO₂能和水反應生成NO，從而無法確認銅與硝酸反應是否生成了NO氣體，所以不能缺少B裝置。
（3）由于存在可逆反應2NO₂N₂O₄，由于該反應是放熱反應，所以熱的空氣可以使平衡 2NO₂N₂O₄向逆方向移動，因此NO₂濃度增大，從而導致顏色加深。
(4)由于在低于0℃時，幾乎只有無色的N₂O₄的晶體存在，所以C裝置的目的是通過降溫將NO₂ 和NO分開（或除去二氧化氮氣體)。由于NO₂極易被氫氧化鈉溶液吸收，如果直接插入會導致溶液的倒流，所以E中a儀器所起的作用是防倒吸。
（5）①硝酸的總的物質的量是0.9mol，剩余硝酸是0.15mol，所以參加反應的硝酸是0.9mol－0.15mol＝0.75mol。
②由于反應后金屬生成了硝酸鹽，所以要測定該銀圓中銅的質量分數，還需要把金屬陽離子變成沉淀，然后通過稱量即可計算，所以正確的操作可以是向反應后的溶液中加入足量的鹽酸，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀的質量。
點評：化學是一門以實驗為基礎的學科，所以有化學實驗即科學探究之說法。化學實驗主要以考察探究性實驗和物質制備實驗為主。這些探究性和制備性實驗的試題，綜合性強，理論和實踐的聯系緊密，有的還提供一些新的信息，要求學生必須認真審題，通過聯系所學過的知識和技能，靈活運用并進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能作出正確的解答。