Question

某研究性学习小组在验证铜银合金与浓硝酸反应中，除生成NO₂气体外，还有少量的NO生成．查阅资料得知：常温下NO₂与N₂O₄混合存在，在低于0℃几乎只有无色的N₂O₄液体或晶体存在，为此他们设计了如图所示的验证实验装置（图中已略去了不必要的装置）

回答下列问题：
（1）写出铜与硝酸反应的可能的反应的方程式

 

（2）实验开始前要先打开A部分的活塞K₁，持续通一段时间氮气再关闭活塞K₁，这样作的目的是

 

，装置B瓶的作用是

 

．
（3）A中的反应停止后，打开D中的活塞K₂再通入氧气，若反应中确有NO产生，则D出现的现象是

 

，实验发现通入氧气温度的高低对实验现象有较大的影响，为了便于观察，通入的

 

（填“热”或“冷“）氧气．
（4）已知合金的质量为a，且合金完全溶解，若还想测定铜的质量分数，只需要利用A装置中反应后的溶液进行简单的实验操作，就可以达到实验目的．试简述实验过程：

 

．

Answer 1

分析：（1）依据铜和浓硝酸反应过程中随硝酸浓度变稀后铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体；
（2）通入氮气是排除装置中的空气，避免生成的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮；B装置是利用浓硫酸的吸水性吸收气体中的水蒸气避免在C中 冷却后水和二氧化氮反应生成一氧化氮；
（3）一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮气体；温度高反应速率快；
（4）铜银合金和硝酸全部反应生成铜盐和银盐，利用A装置中银离子和氯离子形成的沉淀称量计算得到合金中铜的质量分数．

解答：解：（1）铜和浓硝酸反应生成二氧化氮，过程中随硝酸浓度变稀后铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体，反应的可能化学方程式为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（2）通入氮气是排除装置中的空气，避免生成的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮；B装置是利用浓硫酸的吸水性吸收气体中的水蒸气避免在C中冷却后水和二氧化氮反应生成一氧化氮，
故答案为：排除系统的空气，防止NO氧化为NO₂；吸收水蒸气，防止水蒸气在C中冷凝后与NO₂反应产生NO；
（3）A中的反应停止后，打开D中的活塞K₂再通入氧气，若反应中确有NO产生，一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮气体，通入氧气温度越高反应速率越快，通入热的氧气，
故答案为：出现红棕色气体；热；
（4）铜银合金和硝酸全部反应生成铜盐和银盐，利用A装置中银离子和氯离子形成的氯化银沉淀称量，计算得到合金中铜的质量分数，
故答案为：在A中加入过量的Cl^-的溶液，过滤、洗涤、干燥并称量沉淀的质量．

点评：本题考查了物质性质的实验设计，硝酸性质的应用，实验步骤和产物性质及其反应现象是解题关键，题目难度中等．