Question

15．（1）如图装置甲是某种不溶于水的气体X的发生装置和收集装置（必要时可以加热），所用的试剂从下列试剂中选取2-3种：硫化亚铁、二氧化锰、铜屑、氯化铵、稀氨水、大理石、浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸、蒸馏水．
①气体X的分子式是NO．
②所选择的药品a是稀硝酸，c是蒸馏水．
③下列装置乙和丙，能代替装置甲的简易装置是乙（填“乙”或“丙”）

④请写出在试管a中所发生反应的离子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（2）在进行研究性学习的过程中，学生发现等质量的铜片分别与等体积均过量的浓硝酸或稀硝酸反应（假设反应前后溶液体积不变），所得到溶液前者呈绿色，后者呈蓝色，针对这种现象，学生进行了讨论，出现两种意见，一种认为：Cu²⁺浓度差异引起了这种现象，你认为不正确（填“正确”或“不正确”），依据是：铜片质量相同，生成铜离子的物质的量相同，溶液体积相同，且硝酸过量，故生成的Cu²⁺的浓度相同；
另一种意见是：溶液呈绿色可能是Cu²⁺与NO₂混合的结果，并用实验进行了证明，这些方案中可行的是acd
a．加热该绿色溶液，观察颜色变化b．加水稀释绿色溶液，观察颜色变化
c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化
（3）足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO₂、N₂O₄、NO的混合气体，这些气体与1.68L O₂（标准状况）混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸．若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/L NaOH溶液至Cu²⁺恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是60 mL．

Answer 1

分析 （1）①制取的气体不需要加热、难溶于水，根据提供的药品可知该气体为NO；
②用铜与稀硝酸反应制取一氧化氮气体，a为液体药品、b为固态药品，据此判断药品名称；装置甲中间的广口瓶可以除去二氧化氮气体；
③NO易于空气中的氧气反应生成二氧化氮，故不能利用排空气法收集，NO不溶于水，可以采用排水法收集，据此解答；
④铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，据此书写离子方程式；
（2）等质量的铜片与等体积均过量的浓硝酸、稀硝酸反应，所得到的溶液前者呈绿色，后者呈蓝色，某同学提出这可能是Cu²⁺浓度差异引起的，是错误的，是因生成Cu²⁺的浓度相同，以此来解答；根据溶液浓度变化的影响因素和气体的溶解度影响因素解答；
（3）根据电子得失守恒，求出参加反应的铜，然后求出 Cu（NO₃）₂，再根据 Cu（NO₃）₂与NaOH 反应的关系，求出NaOH 的物质的量，最终求出NaOH溶液的体积．

解答 解：（1）①在锥形瓶中制取X气体，且不需加热、收集X气体采用排水法（说明X不溶于水），结合给出的试剂可知，制取的气体只能为NO，故答案为：NO；
②a中盛放的为液体试剂，应该为稀硝酸；b为固体，应该为铜屑；c是蒸馏水，可以将NO中混有的二氧化氮除去，
故答案为：稀硝酸；蒸馏水；
③NO易于空气中的氧气反应生成二氧化氮，故不能利用排空气法收集，NO不溶于水，可以采用排水法收集，故选择乙代替甲，故答案为：乙；
  ④铜与稀硝酸反应制取NO气体的离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）等质量的铜片与等体积均过量的浓硝酸、稀硝酸反应，所得到的溶液前者呈绿色，后者呈蓝色，某同学提出这可能是Cu²⁺浓度差异引起的，是错误的，是因生成Cu²⁺的浓度相同，故答案为：不正确；铜片质量相同，生成铜离子的物质的量相同，溶液体积相同，且硝酸过量，故生成的Cu²⁺的浓度相同；
加热绿色溶液气体的溶解量减小，或向该绿色溶液中通入氮气，或向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，都能改变溶液中溶解气体的量，故acd都正确，而加水稀释绿色溶液，由于溶液浓度变小，溶液的颜色会变化，而且加水后气体的溶解量加大，溶液的颜色也会发生变化，故不能进行判断，
故选：a、c、d；
（3）完全生成HNO₃，则整个过程中HNO₃ 反应前后没有变化，即Cu失去的电子都被O₂得到了，根据得失电子守恒：n（Cu）×2=n（O₂）×4
 n（Cu）×2=$\frac{1.68}{22.4}$mol×4
 n（Cu）=0.15mol  
所以 Cu（NO₃）₂ 为0.15mol
根据    Cu^2+_～2OH^-
    0.15mol  n（OH^-）
 则NaOH 为 0.15mol×2=0.3 mol
则NaOH 体积V=$\frac{n}{c}$=$\frac{0.3mol}{5mol/L}$=0.06L，即60 ml，故答案为：60．

点评 本题考查了铜与稀硝酸反应的实验，题目难度中等，注意掌握常见气体的性质及制备方法，明确化学实验基本操作方法，能够正确书写常见反应的离子方程式、化学方程式，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．