Question

欲用浓硝酸法（测定反应后生成气体的量）测定某铜银合金中铜的质量分数，但资料表明：①反应中除生成NO₂气体外还会有少量的NO生成；②常温下NO₂和N₂O₄混合存在，在低于0℃时几乎只有无色的N₂O₄液体或晶体存在．为完成测定并验证确有NO生成，有人设计如下实验装置．

（1）实验开始前要先打开A部分的活塞K₁，持续通一段时间的氮气再关闭K₁，这样做的目的是

 

．
（2）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，并通入氧气，若反应确有NO产生，则D中应出现的现象是

 

；实验发现，通入氧气温度的高低对实验现象有较大影响，则为便于观察应通入

 

（填“冷”或“热”）的氧气．
（4）为减小测量误差，在A中反应完成和D中出现现象后，还应继续进行的操作是

 

．
（5）实验测得下列数据：所用铜银合金质量：15.0g、浓硝酸：40mL13.5mol/L；实验后A中溶液体积：40mL、H⁺浓度1.0mol/L．若设反应中硝酸既无挥发也无分解，则：
①参加反应的硝酸的物质的量为

 

；
②若已测出反应后E装置的生成物中含氮元素的质量，则为确定合金中铜的质量分数还需要测定的数据是

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：实验开始前要先打开A部分的活塞K₁，持续通一段时间的氮气再关闭K₁，排尽装置中的空气，滴入浓硝酸反应生成二氧化氮和一氧化氮气体，干燥后通过装置C，在低于0℃时几乎只有无色的N₂O₄液体或晶体存在，A中的反应停止后，打开D中的活塞K₂，并通入氧气，若反应确有NO产生，则D中出现红棕色气体，说明有一氧化氮气体生成，剩余气体用氢氧化钠溶液吸收；
（1）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；
（2）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）由于装置中有残留的气体，所以要打开K₁、K₂持续通入一段时间的N₂和O₂，以把气体完全排尽；
（5）①硝酸的总的物质的量是0.54mol，剩余硝酸是0.04mol，所以参加反应的硝酸是0.54mol-0.04mol=0.5mol；
②要计算铜质量分数，还需要计算出生成的N₂O₄的质量，所以还需要测量C中烧烧瓶在实验前后增加的质量；

解答： 解：（1）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；
故答案为：排尽装置中的空气；
（2）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：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）由于装置中有残留的气体，所以在A中反应完成和D中出现现象后还须进行的操作是：打开K₁、K₂持续通入一段时间的N₂和O₂，以把气体完全排尽；
故答案为：打开K₁、K₂持续通入一段时间的N₂和O₂；
（5）①硝酸的总的物质的量是0.54mol，剩余硝酸是0.04mol，所以参加反应的硝酸是0.54mol-0.04mol=0.50mol，
故答案为：0.50mol；
②要计算铜质量分数，还需要计算出生成的N₂O₄的质量．所以还需要测量C中烧烧瓶在实验前后增加的质量，
故答案为：C中圆底烧瓶在实验前后增加的质量；

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．