Question

14．盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大酸”，请就“三大酸”的性质，回答下列问题：
（1）稀盐酸与铜不反应，但向稀盐酸中加入H₂O₂后，则可使铜溶解．该反应的化学方程式为Cu+H₂O₂+2HCl=CuCl₂+2H₂O．
某同学未加入氧化剂，而是设计了一个实验装置，也能使铜很快溶于稀盐酸．请在下面的方框中画出该装置：


（2）某课外活动小组设计了以下实验方案验证Cu与浓硝酸反应的过程中可能产生NO．其实验流程图如下：

①若要测定NO的体积，从上图所示的装置中，你认为应选用A装置进行Cu与浓硝酸反应实验，选用的理由是因为A装置可以通N₂将装置中的空气排尽，防止NO被空气中O₂氧化．
②选用如上图所示仪器组合一套可用来测定生成NO体积的装置，其合理的连接顺序是123547（填各导管口编号）．
③在测定NO的体积时，若量筒中水的液面比集气瓶的液面要低，此时应将量筒的位置升高（“下降”或“升高”），以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平．
（3）工业制硫酸时，硫铁矿（FeS₂）高温下空气氧化产生二氧化硫：4FeS₂+11O₂→8SO₂+2Fe₂O₃，设空气中N₂、O₂的含量分别为0.800和0.200（体积分数），4.8t FeS₂完全制成硫酸，需要空气的体积（标准状况）为1.68×10⁷L．

Answer 1

分析 （1）双氧水具有氧化性，在酸性环境下能将金属铜氧化；用电解原理实现铜和盐酸的反应，根据电解原理来选择合适的电解装置；
（2）①一氧化氮不溶于水，易被氧气氧化；实验方案验证Cu与浓硝酸反应的过程中可能产生NO，装置中不含氧气，可以用惰气赶出；
②测定生成NO体积，依据一氧化氮气体的性质分析可以用排水量气装置测定，铜和浓硝酸反应生成二氧化氮气体，需要用水吸收二氧化氮和挥发出的硝酸；
③依据内外压强相同来准确测定气体体积；
（3）依据化学方程式进行，结合硫铁矿质量计算需要氧气的物质的量，根据氧气的条件分数计算空气体积．

解答 解：（1）双氧水具有氧化性，在酸性环境下能将金属铜氧化，化学方程式为：Cu+H₂O₂+2HCl=CuCl₂+2H₂O，用电解原理实现铜和盐酸的反应，根据电解原理阳极必须是金属铜，电解质必须是稀盐酸，作图：以铜为阳极，以盐酸为电解质溶液的电解池装置．


故答案为：Cu+H₂O₂+2HCl=CuCl₂+2H₂O；；
（2）①一氧化氮不溶于水，易被氧气氧化；实验方案验证Cu与浓硝酸反应的过程中可能产生NO，装置中不含氧气，选A装置，其中氮气不和一氧化氮反应，可以起到把装置中的空气赶净的作用，防止一氧化氮被氧气氧化；
故答案为：A；因为A装置可以通N₂将装置中的空气排尽，防止NO被空气中O₂氧化；
②组合一套可用来测定生成NO体积的装置，需要显通过水吸收挥发出的硝酸和生成的二氧化氮气体，然后用排水量气的方法测定生成的一氧化氮；依据装置导气管的连接顺序，洗气应长进短处，量气应短进长出，故答案为：123547；
③在测定NO的体积时，若量筒中水的液面比集气瓶的液面要低，此时应将量筒的位置升高，以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平，保持内外大气压相同，
故答案为：升高；
（3）工业制硫酸时，硫铁矿（FeS₂）高温下空气氧化产生二氧化硫：4FeS₂+11O₂=8SO₂+2Fe₂O₃，设空气中N₂、O₂的含量分别为0.800和0.200（体积分数），4.8t FeS₂完全制成硫酸，设硫铁矿完全反应需要氧气物质的量为X；二氧化硫物质的量为Y；二氧化硫氧化为三氧化硫需要氧气物质的量为Z；
     4FeS₂+11O₂=8SO₂+2Fe₂O₃，
4×120        11     8
4.8×10⁶g    X     Y
X=1.1×10⁵mol
Y=8×10⁴mol
2SO₂+O₂=2SO₃
2           1
8×10⁴   Z
Z=4×10⁴mol
空气的体积=$\frac{（1．{1}^{4}+4×1{0}^{4}）×22.4}{0.2}$L=1.68×10⁷L
故答案为：1.68×10⁷．

点评 本题考查了物质性质的分析判断和实验设计验证、原电池设计，主要是铜和浓硝酸反应生成的一氧化氮气体的测定实验设计，实验装置的连接，化学方程式的计算方法，题目难度中等．