Question

如图为某实验者设计的验证银圆（银和铜的合金）完全溶解于一定量的浓硝酸后生成NO₂气体中含有NO的实验装置图．常温时，NO₂与N₂O₄同时存在；在低于0℃时，几乎只有无色的N₂O₄的晶体存在．

（1）反应前先打开A中的活塞K₁，持续通一段时间N₂，其理由是

 

．
（2）若装置中缺B，其后果是

 

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（3）反应结束后，打开D中的活塞K₂，并通入氧气，D瓶内气体由无色变为红棕色；若通入的是热氧气，则瓶内气体的颜色比以前更深，其原因是

 

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（4）C装置的作用是

 

；E中a仪器所起的作用是

 

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（5）已知该银圆的质量为25g，加入75mL 12mol?L^-1的浓硝酸．实验结束后，A中烧瓶内溶液中H⁺的浓度为2mol?L^-1（反应中HNO₃既无挥发也无分解），溶液体积仍为75mL．
①参加反应的硝酸的物质的量是

 

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②为测定该银圆中铜的质量分数，还需进行的主要实验操作是

 

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Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：

分析：铜银合金与浓硝酸反应生成硝酸铜、硝酸银以及二氧化氮气体，如硝酸浓度降低时可能生成NO，经B浓硫酸干燥后，在C中冷却，NO₂完全转化生成N₂O₄，D中气体通入氧气，如有NO，则可生成红综合的NO₂气体，最后用氢氧化钠溶液吸收尾气，防止污染空气，利用A装置中反应后的溶液加入盐酸溶液，生成AgCl沉淀，经过滤、洗涤、干燥后称量可确定银的质量，进而可测得铜的质量分数；
根据n=cV计算原硝酸中硝酸的物质的量，氢离子浓度计算剩余的硝酸的物质的量，二者之差为参加反应的硝酸的物质的量，以此解答该题．

解答： 解：（1）NO易于空气中的氧气反应生成NO₂，为检验NO的存在，应首先去除装置内的氧气，
故答案为：排除系统内的空气，防止生成的NO被空气中的O₂氧化；
（2）本实验目的是验证铜与浓硝酸反应，生成的NO₂气体中含有NO，而水与NO₂或N₂O₄反应，生成NO，干扰NO的验证，实验时应对气体进行干燥，
故答案为：无法确认铜与硝酸反应是否生成了NO气体；
（3）反应结束后，打开D部分的活塞k₂，并通入氧气，D瓶内气体由无色变为红棕色，发生的反应为2NO+O₂═2NO₂，红棕色的NO₂转化为无色N₂O₄气体的反应为放热反应，升高温度时，平衡向左移动，NO₂的物质的量浓度增大，颜色加深，
故答案为：热的空气使平衡2NO₂?N₂O₄向左移动，NO₂的物质的量浓度增大，颜色加深；
（4）检验NO是否存在的方法是在NO的容器中通入氧气生成红棕色的NO₂气体，为避免NO₂气体的干扰，应将NO₂全部转化成N₂O₄晶体，NO₂易溶于水，应防止倒吸，
故答案为：NO₂全部转化成N₂O₄晶体，避免在D装置中对NO的验证产生干扰； 防止倒吸；
（5）①原硝酸中硝酸的物质的量为0.075L×12mol/L=0.9mol，反应后氢离子浓度为2mol/L，故剩余的硝酸的物质的量为0.075L×2mol/L=0.15mol，故参加反应的硝酸的物质的量为0.9mol-0.15mol=0.75mol，
故答案为：0.75mol；
②向反应后反应中加入足量的盐酸至不再生成沉淀，过滤、洗涤沉淀、干燥，称量沉淀的质量，根据氯化银沉淀的质量计算银的质量，进而确定铜的质量分数；
故答案为：向反应后反应中加入足量的盐酸至不再生成沉淀，过滤、洗涤沉淀、干燥，称量沉淀的质量．

点评：本题考查铜、银与浓硝酸反应，生成的NO₂气体中含有NO的验证实验，题目难度中等，做题时注意把握物质的性质，排除物质的相互干扰，利用守恒思想计算．