Question

某化学兴趣小组欲设计使用如下装置验证：铜和一定量的浓硝酸反应有一氧化氮产生。（假设气体体积均为标准状况，导气管中气体体积忽略不计，且忽略反应中溶液的体积变化）试回答下列问题：

(1)在铜和浓硝酸反应前，挤压打气球，经A、B、C三个装置后，进入装置D中的气体是       （填化学式），通入该气体的目的是               ；进行此步操作时应关闭   （填“K₁”“K₂”或“K₃”，下同），打开                   。
(2)若装置C的硬质玻璃管中出现堵塞，则装置B中可能出现的现象是               。
(3)关闭K₁、K₂，打开K₃，由分液漏斗向装置D的试管中滴加浓硝酸。待Cu和浓硝酸反应结束后，再通过分液漏斗向装置D的试管中加入CCl₄至满。则装置D的试管中一定发生的离子反应方程式为                       。
(4)从装置E所得溶液中取出25．00 mL，用0．1000 mol/L的NaOH溶液进行中和，当恰好呈中性时消耗NaOH溶液18．00mL ，则装置E中所得硝酸的物质的量浓度为         。
(5)实验前量气管的液面读数为368．50 mL，实验后量气管的液面读数为224．00 mL。则上述铜和一定量的浓硝酸反应中       （填“有”或“无”）NO生成，写出推导过程              。

Answer 1

(1)N₂；排出D中的空气；K₃；K₁、k₂  (2)锥形瓶中玻璃管液面上升
(3)Cu + 2NO₃^-+ 4H+==Cu²⁺ +2NO₂↑+ 2H₂O (4)0．072mol/L
(5)有；装置E中得到100 mL硝酸时产生的NO约为80．64 mL，而试管中原有50 mL N₂，二者之和为80．64 mL+ 50 mL＝130．64 mL．而量气管测得的气体体积为368．50 mL -224．00 mL＝144．50 mL，说明生 成NO₂的同时有NO生成，且生成的NO体积为144．50 mL - 130．64 mL＝13．86 mL。

解析试题分析：（1）气球中的空气成分主要是氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气等，通过氢氧化钠溶液除去二氧化碳，通过浓硫酸除去水蒸气；C装置是反应掉空气中的氧气，所以进入D装置的气体主要是氮气；试管体积为50ml，进入的氮气体积为50ml，通入氮气目的是把试管中的空气排净，避免生成的一氧化氮气体被氧气氧化为二氧化氮，无法验证铜和浓硝酸反应产物中有一氧化氮气体生成，依据气体流向，开关操作是关闭K₃，打开K₁、K₂，让氮气把试管中的空气赶净，更好的利用后续试验测定气体体积和验证一氧化氮气体的生成。
（2）若装置C的硬质玻璃管中出现堵塞，则导致气流不畅，因此B装置中压强增大，所以装置B中可能出现的现象是锥形瓶中玻璃管液面上升。
（3）关闭K₁、K₂，打开K₃，由分液漏斗向D中滴加浓硝酸，一定发生的反应是铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，可能发生的反应是浓硝酸变稀后和铜的反应生成硝酸铜、一氧化氮和水；因此D中一定发生反应的离子方程式：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O。
（4）从E装置所得溶液中取出25．00mL，用0．1000mol?L^-1的NaOH溶液滴定，当滴定完成后消耗NaOH溶液18．00mL，则设硝酸浓度为C，发生的反应实质是H⁺+OH^-=H₂O，所以25．00mL×C＝18．00mL×0．1000mol?L^-1，解得C＝0．0720mol/L。
（5）E装置中生成的硝酸溶液体积为100ml，浓度为0．0720mol/L，所以生成硝酸物质的量为0．0072mol，根据化学方程式3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO，生成的一氧化氮气体物质的量为0．0036mol，在标准状况下的体积=0．0036mol×22．4L/mol＝0．08064L=80．64ml，而试管中原有50 mL N₂，二者之和为80．64 mL+ 50 mL＝130．64 mL。而量气管测得的气体体积为368．50 mL -224．00 mL＝144．50 mL，说明生成NO₂的同时有NO生成，且生成的NO体积为144．50 mL - 130．64 mL＝13．86 mL。
考点：考查硝酸与铜的有关判断、计算以及实验方案设计等