Question

（2010?豐臺(tái)區(qū)二模）為探究如何盡可能多的使NO₂被水吸收，某活動(dòng)小組設(shè)計(jì)并完成了以下實(shí)驗(yàn)．

（1）活動(dòng)小組同學(xué)利用銅與濃硝酸反應(yīng)制取NO₂、過(guò)氧化氫溶液與MnO₂制取O₂．
①根據(jù)反應(yīng)原理他們選用了相同的裝置

圖2

（填“圖 1”或“圖 2”）分別制取NO₂ 和O₂．
②寫(xiě)出銅與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式

Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O

．
③過(guò)氧化氫溶液與MnO₂制取O₂時(shí)，MnO₂的作用是

催化劑

．
④收集NO₂可采用的收集方法是

瓶口向上排空氣法

．
（2）活動(dòng)小組的同學(xué)做了如下準(zhǔn)備：用氣囊收集好純凈的O₂；收集了一試管NO₂；用干燥的燒瓶收集了一定比例的NO₂和O₂混合氣體．
①為了盡可能多的使NO₂被水吸收，并達(dá)到較好的實(shí)驗(yàn)效果，利用圖3吸收氣體時(shí)，用氣囊通入O₂與直接利用制氣裝置制取并通入O₂相比，其優(yōu)點(diǎn)是

有利于控制氧氣氣流的速度（控制氧氣的量）

．
②利用圖4吸收氣體時(shí)，其操作和現(xiàn)象為

將膠頭滴管中的水?dāng)D壓進(jìn)燒瓶，然后打開(kāi)止水夾，可以看到燒杯中的水進(jìn)入燒瓶形成噴泉

．
③NO₂、O₂、H₂O反應(yīng)的產(chǎn)物為硝酸，反應(yīng)中NO₂和O₂物質(zhì)的量之比a：b=

4：1

；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，若圖4中混合氣體NO₂和O₂比例為a：b，當(dāng)混合氣體全部被吸收時(shí)所得溶液物質(zhì)的量濃度為

0.036

mol/L（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件選取實(shí)驗(yàn)發(fā)生裝置．
②銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、水和二氧化氮．
③二氧化錳能加快雙氧水的分解速率．
（2）①根據(jù)氧氣的量是否能控制分析．
②加入少量水，利用氣體的溶解性做噴泉實(shí)驗(yàn)．
③根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等配平方程式，根據(jù)方程式計(jì)算二氧化氮和氧氣的物質(zhì)的量之比；先根據(jù)二氧化氮和氧氣的關(guān)系計(jì)算生成硝酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量濃度公式計(jì)算溶液的濃度．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)室用銅和濃硝酸制取二氧化氮，用雙氧水和二氧化錳制取氧氣，它們都是運(yùn)用固體和液體混合不加熱來(lái)制取氣體，故選圖2．
 ②銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、水和二氧化氮，離子方程式為Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
③二氧化錳能加快雙氧水的分解，且二氧化錳的質(zhì)量和性質(zhì)都不變，所以作催化劑．
故答案為：催化劑．
④二氧化氮易和水反應(yīng)，所以不能用排水集氣法收集，二氧化氮的密度大于空氣的密度，可以采用瓶口向上排空氣法收集．
故答案為：瓶口向上排空氣法．
（2）①可以根據(jù)氣泡來(lái)判斷氧氣的流速，從而控制氧氣的量．
故答案為：有利于控制氧氣氣流的速度（控制氧氣的量）．
②將膠頭滴管中的水?dāng)D壓進(jìn)燒瓶，燒瓶?jī)?nèi)氣體和水反應(yīng)導(dǎo)致氣體壓強(qiáng)減小，外界大氣壓不變，然后打開(kāi)止水夾，水會(huì)進(jìn)入燒瓶，所以可以看到燒杯中的水進(jìn)入燒瓶形成噴泉．
故答案為：將膠頭滴管中的水?dāng)D壓進(jìn)燒瓶，然后打開(kāi)止水夾，可以看到燒杯中的水進(jìn)入燒瓶形成噴泉．
③二氧化氮和氧氣、水反應(yīng)生成硝酸，反應(yīng)方程式為4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，通過(guò)方程式知，二氧化氮和氧氣的物質(zhì)的量之比是4：1；
設(shè)燒瓶的體積為V，混合氣體NO₂和O₂比例為a：b，通過(guò)題意知，二氧化氮和氧氣完全被吸收，說(shuō)明二氧化氮和氧氣恰好反應(yīng)，物質(zhì)的量之比為4：1，根據(jù)氮原子守恒知，n（HNO₃）=n（NO₂）=

4 5 V

Vm

mol，氣體完全被吸收，所以溶液的體積等于燒瓶的體積V，硝酸的物質(zhì)的量濃度=

4 5 V Vm

V

=

4 5

22.4L/mol

=0.036mol/L．
故答案為：4：1；0.036．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了二氧化氮的制取、性質(zhì)，難度不大，注意噴泉實(shí)驗(yàn)的原理和操作步驟，明確只要?dú)怏w極易溶于這種溶液就能形成噴泉，并非只有氨氣和氯化氫才能形成噴泉實(shí)驗(yàn)．