题目内容

某研究性学习小组在验证铜银合金与浓硝酸反应中,除生成NO2气体外,还有少量的NO生成.查阅资料得知:常温下NO2与N2O4混合存在,在低于0℃几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在,为此他们设计了如图所示的验证实验装置(图中已略去了不必要的装置)
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回答下列问题:
(1)写出铜与硝酸反应的可能的反应的方程式
 

(2)实验开始前要先打开A部分的活塞K1,持续通一段时间氮气再关闭活塞K1,这样作的目的是
 
,装置B瓶的作用是
 

(3)A中的反应停止后,打开D中的活塞K2再通入氧气,若反应中确有NO产生,则D出现的现象是
 
,实验发现通入氧气温度的高低对实验现象有较大的影响,为了便于观察,通入的
 
(填“热”或“冷“)氧气.
(4)已知合金的质量为a,且合金完全溶解,若还想测定铜的质量分数,只需要利用A装置中反应后的溶液进行简单的实验操作,就可以达到实验目的.试简述实验过程:
 
分析:(1)依据铜和浓硝酸反应过程中随硝酸浓度变稀后铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体;
(2)通入氮气是排除装置中的空气,避免生成的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮;B装置是利用浓硫酸的吸水性吸收气体中的水蒸气避免在C中 冷却后水和二氧化氮反应生成一氧化氮;
(3)一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮气体;温度高反应速率快;
(4)铜银合金和硝酸全部反应生成铜盐和银盐,利用A装置中银离子和氯离子形成的沉淀称量计算得到合金中铜的质量分数.
解答:解:(1)铜和浓硝酸反应生成二氧化氮,过程中随硝酸浓度变稀后铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体,反应的可能化学方程式为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO32+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O,
故答案为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO32+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O;
(2)通入氮气是排除装置中的空气,避免生成的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮;B装置是利用浓硫酸的吸水性吸收气体中的水蒸气避免在C中冷却后水和二氧化氮反应生成一氧化氮,
故答案为:排除系统的空气,防止NO氧化为NO2;吸收水蒸气,防止水蒸气在C中冷凝后与NO2反应产生NO;
(3)A中的反应停止后,打开D中的活塞K2再通入氧气,若反应中确有NO产生,一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮气体,通入氧气温度越高反应速率越快,通入热的氧气,
故答案为:出现红棕色气体;热;
(4)铜银合金和硝酸全部反应生成铜盐和银盐,利用A装置中银离子和氯离子形成的氯化银沉淀称量,计算得到合金中铜的质量分数,
故答案为:在A中加入过量的Cl-的溶液,过滤、洗涤、干燥并称量沉淀的质量.
点评:本题考查了物质性质的实验设计,硝酸性质的应用,实验步骤和产物性质及其反应现象是解题关键,题目难度中等.
练习册系列答案
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某化学研究性学习小组拟对一种焰火原料(由两种短周期的常见金属单质组成的合金粉末)进行探究。请完成下列探究报告。

【探究目的】探究该焰火原料的组成

【资料检索】①Mg2检验方法:取2滴待检液,加入2滴2mol·L1NaOH溶液,再加入1滴镁试剂(Ⅰ)染料(对硝基苯偶氮苯二酚)。若出现沉淀并吸附镁试剂(Ⅰ)染料呈天蓝色,表示待检液中含有Mg2。Ag、Cu2、Fe3、NH4会妨碍Mg2检出

②Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液,其他的常见不溶碱难溶于氯化铵

③很多合金是金属互化物,有确定的化学组成

【探究思路】①确定焰火原料所含金属种类;②测定焰火原料的化学式

【实验探究】

(1)甲同学进行了初步试验,实验步骤和实验现象如下。请填写下表。

试验序号

实 验 步 骤

实 验 现 象

结  论

取少量该焰火原料加入冷水

无明显现象

 ________________ 

取少量该焰火原料加入稀盐酸

完全溶解,有大量气体

 _________________ 

 

(2)乙同学取甲第②组实验的溶液,加入镁试剂(Ⅰ)染料,得出合金中不含镁。

乙的结论________________(选填“正确”或“错误”)。判断理由为                  

(3)丙同学设计实验方案,确定焰火原料中的金属种类,实验记录如下。

由丙的实验记录可知,该焰火原料是由_______和_________两种金属组成的合金;实验中滤液加入足量

氢氧化钠溶液后需煮沸,煮沸的理由是______________________________。

(4)丁同学利用丙同学的结论,设计如下图所示的实验步骤,确定合金组成。

问题讨论:

①能确定合金组成的数据组有______________(填写选项字母);

A.m、n            B.m、y          C.n、y

②若合金中相对原子质量较小的金属的物质的量分数为x,金属总物质的量为7mol,试在下图中作出y随x变化的曲线;

③当y=8.5mol时,该合金是一种金属互化物,其化学式为________________

 

(10分)某化学研究性学习小组拟对一种焰火原料(由两种短周期的常见金属单质组成的合金粉末)进行探究。请完成下列探究报告。

【探究目的】探究该焰火原料的组成

【资料检索】

①Mg2检验方法:取2滴待检液,加入2滴2mol·L-1NaOH溶液,再加入1滴镁试剂(Ⅰ)染料(对硝基苯偶氮苯二酚)。若出现沉淀并吸附镁试剂(Ⅰ)染料呈天蓝色,表示待检液中含有Mg2。Ag、Cu2、Fe3、NH4会妨碍Mg2检出

②Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液,其他的常见不溶碱难溶于氯化铵

③很多合金是金属互化物,有确定的化学组成

【探究思路】①确定焰火原料所含金属种类;②测定焰火原料的化学式

【实验探究】

(1)甲同学进行了初步试验,实验步骤和实验现象如下。请填写下表。

试验序号

实 验 步 骤

实 验 现 象

结  论

取少量该焰火原料加入冷水

无明显现象

       

取少量该焰火原料加入稀盐酸

完全溶解,有大量气体产生,溶液呈无色

       

(2)乙同学取甲第②组实验的溶液,加入镁试剂(Ⅰ)染料,得出合金中不含镁。乙的结论

       (选填“正确”或“错误”),你的理由是       

(3)丙同学设计实验方案,确定焰火原料中的金属种类,实验记录如下。

由丙的实验记录可知,该焰火原料是由              两种金属组成的合金;实验中滤液加入足量氢氧化钠溶液后需煮沸,煮沸的理由是       

(4)丁同学利用丙同学的结论,设计如下图所示的实验步骤,确定合金组成。

问题讨论:

①能确定合金组成的数据组有       (填写选项字母);

A.m、n         B.m、y                  C.n、y      

②若合金中相对原子质量较小的金属的物质的量分数为x,金属总物质的量为7mol,试在右图中作出y随x变化的曲线;

③当y=8.5mol时,该合金是一种金属互化物,其化学式为       

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