Question

某化学兴趣小组欲设计使用如图装置验证：铜和一定量的浓硝酸反应有一氧化氮产生．（假设气体体积均为标准

某化学兴趣小组欲设计使用如图装置验证：铜和一定量的浓硝酸反应有一氧化氮产生．（假设气体体积均为标准状况，导气管中气体体积忽略不计，且忽略反应中溶液的体积变化）试回答下列问题：（1）在铜和浓硝酸反应前，挤压打气球，经A、B、C三个装置后，进入装置D中的气体是______（填化学式），通入该气体的目的是______；进行此步操作时应关闭______（填“K1”“K2”或“K3”，下同），打开______．（2）若装置C的硬质玻璃管中出现堵塞，则装置B中可能出现的现象是______．（3）关闭K1、K2，打开K3，由分液漏斗向装置D的试管中滴加浓硝酸．待Cu和浓硝酸反应结束后，再通过分液漏斗向装置D的试管中加入CCl4至满．则装置D的试管中一定发生的离子反应方程式为______．（4）从装置E所得溶液中取出25.00mL，用0.1000mol/L的NaOH溶液进行中和，当恰好呈中性时消耗NaOH溶液18.00mL，则装置E中所得硝酸的物质的量浓度为______．（5）实验前量气管的液面读数为368.50mL，实验后量气管的液面读数为224.00mL．则上述铜和一定量的浓硝酸反应中______（填“有”或“无”）NO生成，写出推导过程．______．

Answer 1

（1）气球中的空气成分主要是氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气等，通过氢氧化钠溶液除去二氧化碳，通过浓硫酸除去水蒸气；C装置是反应掉空气中的氧气，所以进入D装置的气体主要是氮气，试管体积为50ml，进入的氮气体积为50ml，通入氮气目的是把试管中的空气排净，避免生成的一氧化氮气体被氧气氧化为二氧化氮，无法验证铜和浓硝酸反应产物中 有一氧化氮气体生成，依据气体流向，开关操作是关闭K₃，打开K₁、K₂，让氮气把试管中的空气赶净，更好的利用后续试验测定气体体积和验证一氧化氮气体的生成，
故答案为：N₂；排出D中的空气；K₃ ；K₁、K₂；
（2）若C装置的硬质玻璃管中出现堵塞，导致B中气体压强变大，则锥形瓶中玻璃管内液面上升，故答案为：锥形瓶中玻璃管内液面上升；
（3）关闭K₁、K₂，打开K₃，由分液漏斗向D中滴加浓硝酸，一定发生的反应是铜和浓硝酸反应生成硝酸铜二氧化氮和水，可能发生的反应是浓硝酸变稀后和铜的反应生成硝酸铜一氧化氮和水；D中一定发生反应的离子方程式：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；通过分液漏斗向D中加入CCl₄至满，因为氮气和氮氧化物不溶于四氯化碳，是为了把氮气和生成的气体全部排入到E装置吸收，故答案为：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（4）E装置所得溶液调节为100ml，取出25.00mL，加两滴酚酞，用0.1000mol?L^-1的NaOH溶液滴定，当滴定完成后消耗NaOH溶液18.00mL，由酸碱恰好反应的定量关系可知，设硝酸浓度为C，发生的反应实质是H⁺+OH^-=H₂O，25.00mL×C=18.00mL×0.1000mol?L^-1，C=0.0720mol/L，故答案为：0.0720；
（5）通过计算分析判断，E装置中生成的硝酸溶液体积为100ml，浓度为0.0720mol/L，所以生成硝酸物质的量为0.0072mol，根据化学方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成的一氧化氮气体物质的量为0.0036mol，在标准状况下的体积=0.0036mol×22.4L/mol=0.08064L=80.64ml，加上原来试管中的氮气50ml，共计130.64ml，小于题干中实验测得的气体体积139.00ml．说明铜和浓硝酸反应的过程中生成二氧化氮气体同时也生成了一氧化氮气体，
故答案为：有；装置E中得到100 mL硝酸时产生的NO约为80.64 mL，而试管中原有50 mL N₂，二者之和为80.64 mL+50 mL=130.64 mL．而量气管测得的气体体积为368.50 mL-224.00 mL=144.50 mL，说明生 成NO₂的同时有NO生成，且生成的NO体积为144.50 mL-130.64 mL=13.86 mL．