Question

11．化学实验要符合“绿色化学”理念．某实验小组对“铜与浓硝酸反应”进行了探究性实验．试回答下列问题：

（1）写出铜和浓硝酸反应的离子方程式：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2H₂O+NO₂↑
（2）与装置Ⅰ相比，装置Ⅱ的优点是无氮的氧化物逸出，可避免环境污染，装置Ⅲ除具有装置Ⅱ的优点外，还具有的优点是可使反应随时进行，随时停止．
（3）在装置Ⅲ中，若使NO₂气体充满烧瓶，应先关闭弹簧夹c，再打开弹簧夹ab；当气体充满烧瓶后，将铜丝提起，然后把a、b、c都关闭，并把烧瓶置于沸水中，下列情况不变的是BD．
A．颜色  B．质量  C．气体的平均相对分子质量  D．密度  E．压强
（4）为了验证NO₂与水的反应，欲使烧杯中的水进入烧瓶的操作是关闭a和c，打开b，对烧瓶进行水浴加热，待气体不再放出时关闭b，停止加热，打开c．

Answer 1

分析 （1）铜和足量浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮和水；
（2）对生成的氮氧化物吸收防止污染空气，装置Ⅲ无污染，随时进行和停止；
（3）在装置Ⅲ中，若使NO₂气体充满烧瓶应关闭c，打开ab，过量二氧化氮可以被氢氧化钠溶液吸收；
根据此步骤是为了NO₂气体充满②试管；根据存在反应2NO₂?N₂O₄是化学平衡，结合平衡移动原理分析；
（4）验证NO₂与水的反应，欲使烧杯中的水进入烧瓶，需要让二氧化氮与水接触发生反应．

解答 解：（1）铜和足量浓硝酸反应的离子方程式为：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2H₂O+NO₂↑；
故答案为：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2H₂O+NO₂↑；
（2）乙装置能吸收NO₂气体，所以无氮的氧化物逸出，可避免环境污染；C装置能控制反应，可使反应随时进行，随时停止，
故答案为：无氮的氧化物逸出，可避免环境污染；可使反应随时进行，随时停止；
（3）为了NO₂气体充满②试管，应先关闭c，然后打开a、b，
在25度时试管中的二氧化氮会转化为四氧化二氮，2NO₂（g）?N₂O₄（g）（正反应为放热反应），若把试管置于100度的沸水中．
A．由于该反应是放热反应，置于100℃的沸水中，平衡会逆向移动，NO₂增多，那么颜色会变深，故A错误；
B．根据质量守恒定律知，二氧化氮转化前后，物质的总质量不变，故B正确；
C．二氧化氮转化前后，气体的总质量不变，物质的量改变，所以平均摩尔质量改变，故C错误；
D．根据质量守恒定律知，二氧化氮转化前后，物质的总质量不变，试管的容积不变，所以气体的密度始终不变，故D正确；
E．二氧化氮转化前后，气体的物质的量改变，所以压强改变，故E错误；
故答案：c；ab；BD．
（4）为了让二氧化氮与水接触发生反，关闭a和c，打开b，对烧瓶进行水浴加热，待气体不再放出时关闭b，停止加热，打开c，
故答案为：关闭a和c，打开b，对烧瓶进行水浴加热，待气体不再放出时关闭b，停止加热，打开c．

点评 本题考查了氮氧化合物的性质等知识点，难度中等，易错题是（3）题，容易忽略二氧化氮和四氧化二氮之间的转化，温度对该反应的影响，错误的认为二氧化氮和沸水反应生成硝酸和一氧化氮，导致选择错误．