Question

13．足量銅與適量一定濃度的濃硝酸反應(yīng)生成的NO和NO₂，請(qǐng)從下面A、B、C、D、E、F五個(gè)裝置中選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單而合理的實(shí)驗(yàn)，用于測(cè)定NO和NO₂的物質(zhì)的量之比，其比值用X表示，其中A裝置由甲、乙兩根玻璃管組成，用橡皮管連通，并裝有適量水，甲管有刻度；
（1）實(shí)驗(yàn)中銅與濃硝酸的反應(yīng)的離子方程式為Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂0；
（2）裝置的連接順序是（填各裝置接口的編號(hào)，連接膠管及夾持裝置均省略）④⑤⑦⑧①．
（3）連接好裝置后，首先要進(jìn)行的操作是檢查氣密性后（填操作名稱(chēng)），再裝好藥品，并打開(kāi)a和b，向A裝置的右管中加入適量的水，接著打開(kāi)c通入足量的N₂，通入N₂的目的是趕凈裝置中空氣，防止生成的一氧化氮與氧氣反應(yīng)影響測(cè)定結(jié)果；
（4）要測(cè)定X，需要將E中的溶液進(jìn)行中和滴定，由于濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，能把酸堿指示劑氧化褪色而影響實(shí)驗(yàn)，因此，中和滴定前必須進(jìn)行的操作是將E中的溶液加適量水稀釋?zhuān)?br />（5）實(shí)驗(yàn)前甲乙兩管液面在同一水平面上，最后讀數(shù)時(shí)乙管的液面高于甲管的液面，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行的操作是應(yīng)向下移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管液面在同一水平面上；
（6）實(shí)驗(yàn)后若是氣管中氣體的體積（換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為VL，E中硝酸的物質(zhì)的量為n mol，則用含n和V的式子表示X=$\frac{V-11.2a}{33.6a}$．

Answer 1

分析 （1）銅與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，據(jù)此書(shū)寫(xiě)；
（2）足量銅與適量一定濃度的濃硝酸反應(yīng)生成一氧化氮?dú)怏w和二氧化氮?dú)怏w，生成的混合氣體經(jīng)過(guò)水充分吸收后生成NO，可用量氣裝置測(cè)量體積；
（3）連接好裝置并檢查氣密性后，應(yīng)打開(kāi)c，通入氮?dú)�，為保證NO和NO₂完全被吸收以及被空氣中氧氣氧化；
（4）根據(jù)濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，能把酸堿指示劑氧化褪色，需要用水稀釋?zhuān)?br />（5）讀數(shù)時(shí)，應(yīng)使左右壓強(qiáng)相等保證讀數(shù)準(zhǔn)確，可上下移動(dòng)滴定管，使左右兩邊液面相平；
（6）E中發(fā)生3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，根據(jù)方程式計(jì)算．

解答 解：（1）銅與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，反應(yīng)的離子方程式為Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂0，故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂0；
（2）為保證NO和NO₂完全被吸收，NO易被氧化，應(yīng)排除空氣，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)通入足量的氮?dú)�，則應(yīng)選擇C裝置，足量銅與適量一定濃度的濃硝酸反應(yīng)生成一氧化氮?dú)怏w和二氧化氮?dú)怏w，生成的混合氣體經(jīng)過(guò)水充分吸收后生成NO，從⑦進(jìn)氣，可用量氣裝置測(cè)量體積，最后應(yīng)連接A裝置中的①，裝置的連接順序是④⑤⑦⑧①；
故答案為：④⑤⑦⑧①；
（3）NO易被氧化，應(yīng)排除空氣，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)通入足量的氮?dú)�，連接好裝置并檢查氣密性后，應(yīng)打開(kāi)c，通入氮?dú)猓瑸楸ＷCNO和NO₂完全被吸收以及防止一氧化氮被空氣中氧氣氧化；故答案為：檢查氣密性后；趕凈裝置中空氣，防止生成的一氧化氮與氧氣反應(yīng)影響測(cè)定結(jié)果：
（4）將E中的溶液進(jìn)行中和滴定，由于濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，能把酸堿指示劑氧化褪色而影響實(shí)驗(yàn)；因此，中和滴定前必須加水稀釋?zhuān)?br />故答案為：將E中的溶液加適量水稀釋?zhuān)?br />（5）實(shí)驗(yàn)前甲、乙兩管液面在同一水平面上，最后讀數(shù)時(shí)乙管的液面高于甲管的液面，應(yīng)向下移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管液面在同一水平面上，
故答案為：應(yīng)向下移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管液面在同一水平面上；
（6）實(shí)驗(yàn)后若量氣管中氣體的體積（換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為V（L）氣體為一氧化氮，物質(zhì)的量=$\frac{VL}{22.4L/mol}$，E中硝酸的物質(zhì)的量為amol，是二氧化氮和水反應(yīng)生成的，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，所以生成nmol硝酸需要二氧化氮?dú)怏w物質(zhì)的量為1.5amol，生成一氧化氮?dú)怏w物質(zhì)的量為0.5amol；則銅與濃硝酸反應(yīng)生成的氣體中，二氧化氮物質(zhì)的量為1.5amol；一氧化氮?dú)怏w物質(zhì)的量=$\frac{VL}{22.4L/mol}$mol-0.5amol；足量銅與適量一定濃度的濃硝酸反應(yīng)生成的NO氣體和NO₂氣體的物質(zhì)的量之比，通過(guò)計(jì)算得到：
X=（$\frac{VL}{22.4L/mol}$-0.5amol）：1.5amol=$\frac{V-11.2a}{33.6a}$，
故答案為：$\frac{V-11.2a}{33.6a}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)產(chǎn)物的成分測(cè)定，實(shí)驗(yàn)裝置的分析判斷，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的判斷，氣體體積的測(cè)定方法和原理應(yīng)用，題目難度中等．