题目内容

15．为了测定足量铜与适量一定浓度的浓硝酸反应生成一氧化氮气体和二氧化氮气体的物质的量之比（用m表示），请从如图中选用合适的实验装置，设计一个合理而简单的实验，用于测定m的值（不考虑二氧化氮转化为四氧化二氮）．其中E装置为量气管，由甲、乙两根玻璃管组成，用橡皮管连通，并装人适量水，甲管有刻度（0-50mL），供量气用，乙管可上下移动，用来调节液面高低．回答下列问题：
（1）装置的连接顺序是（填各接口的编号）②③④⑤⑧⑨．
（2）连接好装置并检查气密性后，应打开a 通入氮气；然后打开b，从乙管注水至充满甲、乙两管，关上a、b．通入氮气的原因是赶净装置中空气，防止生成的一氧化氮与氧气反应影响测定结果．
（3）实验后，若量气管中气体的体积为VmL（已换算成标准状况下），要测定m的值，还要将C中的溶液作中和滴定实验，假设测得其中溶质物质的量为n，用含V和n的式子表示m：$\frac{V-11200n}{33600n}$（答案要求化简）．
（4）下列操作中能造成m值偏小的是BC
A．反应前E中甲管所装水里气泡没赶尽，而最后读数时气泡消失
B．实验前，甲、乙两管液面在同一水平面上，最后读数时乙管的液面高于甲管的液面
C．实验前没有先通人足量的氮气    
D．实验过程中，E装置乙管的水溢出
E．实验后未冷却至室温即开始读数．

分析 （1）足量铜与适量一定浓度的浓硝酸反应生成一氧化氮气体和二氧化氮气体，生成的混合气体经过水充分吸收后生成NO，可用量气装置测量体积；
（2）连接好装置并检查气密性后，应打开a，通入氮气，为保证NO和NO2完全被吸收以及被空气中氧气氧化；然后打开b，从乙管注水至充满甲、乙两管，关上a、b；
（3）要测定m的值，需要测定装置C中生成的吸收溶液中溶质物质的量，采取中和滴定的方法准确测定，依据生成的二氧化氮和一氧化氮气体物质的量计算m；
（4）下列操作中能造成m值偏小的是：
A．反应前E中甲管所装水里气泡没赶尽，而最后读数时气泡消失，读取气体体积增大；
B．实验前，甲、乙两管液面在同一水平面上，最后读数时乙管的液面高于甲管的液面，甲管内的气体压强大于大气压强，读取气体体积变小；
C．实验前没有先通入足量的氮气，生成的一氧化氮气体和氧气反应生成二氧化氮气体，比值减小； 
D．实验过程中，E装置乙管的水溢出，测定气体体积增大；
E．实验后未冷却至室温即开始读数，热胀冷却读取气体体积增大．

解答 解：（1）为保证NO和NO2完全被吸收，NO易被氧化，应排除空气，实验前应通入足量的氮气，则应选择B装置，足量铜与适量一定浓度的浓硝酸反应生成一氧化氮气体和二氧化氮气体，生成的混合气体经过水充分吸收后生成NO，从④进气，可用量气装置测量体积，最后应连接E装置中的⑧，装置的连接顺序是②③④⑤⑧⑨；
故答案为：②③④⑤⑧⑨；
（2）NO易被氧化，应排除空气，实验前应通入足量的氮气，连接好装置并检查气密性后，应打开a，通入氮气，为保证NO和NO2完全被吸收以及防止一氧化氮被空气中氧气氧化；然后打开b，从乙管注水至充满甲、乙两管，关上a、b；
故答案为：a；b；赶净装置中空气，防止生成的一氧化氮与氧气反应影响测定结果：
（3）要测定m的值，需要测定装置C中生成的吸收溶液中溶质物质的量，采取中和滴定的方法准确测定，C中发生3NO2+H2O=2HNO3+NO，生成nmolHNO3，则应有1.5nmolNO2，生成0.5nmolNO，所以原混合气体中NO为$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol-0.5nmol，体积为（V×10-3-11.2n）L，1.5nmolNO2的体积为33.6nL，则二者的比值为m=$\frac{V×1{0}^{-3}-11.2n}{33.6n}$=$\frac{V-11200n}{33600n}$，
故答案为：C；中和滴定；$\frac{V-11200n}{33600n}$；
（4）下列操作中能造成m值偏小的是：
A．反应前E中甲管所装水里气泡没赶尽，而最后读数时气泡消失，读取气体体积增大，所以一氧化氮和二氧化氮物质的量之比增大，故错误；
B．实验前，甲、乙两管液面在同一水平面上，最后读数时乙管的液面高于甲管的液面，甲管内的气体压强大于大气压强，读取气体体积变小，所以一氧化氮和二氧化氮物质的量之比增大，故正确；
C．实验前没有先通入足量的氮气，生成的一氧化氮气体和氧气反应生成二氧化氮气体，比值减小，所以一氧化氮和二氧化氮物质的量之比增大，故正确； 
D．实验过程中，E装置乙管的水溢出，测定气体体积增大，所以一氧化氮和二氧化氮物质的量之比增大，故错误；
E．实验后未冷却至室温即开始读数，热胀冷却读取气体体积增大，所以一氧化氮和二氧化氮物质的量之比增大，故错误；
故答案为：BC．

点评 本题较为综合，涉及气体的制备、收集以及测定等方面的考查，题目难度中等，注意制备气体的原理以及实验装置，根据反应的相关方程式计算．

练习册系列答案
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5．下列电离方程式书写正确的是（　　）
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