Question

如圖甲是舊教材中驗證銅與濃硝酸反應的裝置，乙是新教材對演示實驗改進后的裝置，丙是某校師生對乙作進一步改進并對所產生的氣體的性質進行探究的裝置．

（1）寫出銅和濃硝酸反應的化學方程式______．
（2）與甲裝置相比，乙裝置的優點是______，丙裝置除具有乙裝置優點外還具有的優點是______．
（3）欲使NO₂氣體充滿試管②，應先______，再打開彈簧夾a和b，當氣體充滿②后，將銅絲提起與溶液脫離，然后把a、b、c都關閉，并把試管②置于沸水中，則下列各項不變的是______．
A．顏色　　 B．平均摩爾質量　　　 C．質量　　D．壓強E．密度
（4）為了驗證NO₂與水的反應，欲使燒杯中的水進入試管②的操作是______．
（5）試管②中的NO₂和水充分反應后，所得溶液物質的量濃度最大值是______mol/L．（氣體體積按標準狀況計算且不考慮實驗過程中NO₂的損失）

Answer 1

解：（1）因銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
（2）乙裝置能吸收NO₂氣體，所以無氮的氧化物逸出，可避免環境污染；C裝置能控制反應，可使反應隨時進行，隨時停止．
故答案為：無氮的氧化物逸出，可避免環境污染；可使反應隨時進行，隨時停止．
（3）為了NO₂氣體充滿②試管，應先關閉c，然后打開a、b．
在25度時試管中的二氧化氮會轉化為四氧化二氮，2NO₂（g）?N₂O₄（g）（正反應為放熱反應），若把試管置于100度的沸水中．
A．由于該反應是放熱反應，置于100℃的沸水中，平衡會逆向移動，NO₂增多，那么顏色會變深，故A錯誤．
B．二氧化氮轉化前后，氣體的總質量不變，物質的量改變，所以平均摩爾質量改變，故B錯誤．
C．根據質量守恒定律知，二氧化氮轉化前后，物質的總質量不變，故C正確．
D．二氧化氮轉化前后，氣體的物質的量改變，所以壓強改變，故D錯誤．
E．根據質量守恒定律知，二氧化氮轉化前后，物質的總質量不變，試管的容積不變，所以氣體的密度始終不變，故E正確．故選CE．
故答案：關閉彈簧夾c；CE．
（4）為了讓二氧化氮與水接觸發生反，應先關閉b，再關閉a，然后打開c，用手捂住（熱水、熱毛巾、加熱）試管②一段時間后松開．
故答案為：先關閉b，再關閉a，然后打開c，用手捂住（熱水、熱毛巾、加熱）試管②一段時間后松開．
（5）設試管的容積為VL，根據NO₂和水反應：
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
3 2 1


該溶液的溶質是硝酸，因為試管中還有一氧化氮氣體占，所以溶液的體積為．
溶液的物質的量濃度為=0.045 mol?L^-1．
故答案為0.045 mol?L^-1．

分析：（1）根據銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水；
（2）根據反應無污染物判斷；根據能否控制反應判斷．
（3）根據此步驟是為了NO₂氣體充滿②試管；根據方程式2NO₂?N₂O₄判斷．
（4）讓二氧化氮與水接觸發生反應；
（5）根據NO₂和水反應，設試管的容積為VL，求出溶質的物質的量及溶液的體積；
點評：本題考查了氮氧化合物的性質等知識點，難度不大，易錯題是（3）題，容易忽略二氧化氮和四氧化二氮之間的轉化，溫度對該反應的影響，錯誤的認為二氧化氮和沸水反應生成硝酸和一氧化氮，導致選擇錯誤．