Question

10．某研究性学习小组设计如图装置来证实稀硝酸与铜反应生成了NO．
（1）补充完成下列实验步骤：
①检查装置的气密性．
②打开活塞A，往U型管右侧漏斗中注入稀硝酸，一直注到稀HNO₃接触到A处橡皮塞（或稀硝酸浸没铜丝）为止．
③关闭活塞A，观察实验现象．
（2）记录描述观察到的实验现象：
可观察到的现象有：U型管左侧铜丝逐渐溶解，有无色气体产生，溶液呈蓝色，随着反应的不断进行，最后反应自行停止．该过程反应的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（3）为了进一步证明反应确实生成了NO，还需要的操作及看到的现象为打开活塞A，若干燥管中出现红棕色气体，则证明产生了NO气体，反之，则无．
（4）将2.56g铜粉与10mL浓硝酸反应，充分反应后收集到NO₂和NO的混合气体体积为1.12L（标准状况下），测得溶液中剩余H⁺ 的物质的量浓度为1.0mol/L，则原浓硝酸的物质的量浓度为14.0mol/L（溶液体积变化忽略不计）．

Answer 1

分析 （1）使稀硝酸接触到A处橡皮塞为止，注意不能使硝酸进入干燥管中；
（2）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和无色气体一氧化氮；
（3）一氧化氮易和氧气反应生成红棕色二氧化氮气体；
（4）n（Cu）=$\frac{2.56g}{64g/mol}$=0.04mol，氮氧化物的物质的量n（气体）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，结合原子守恒及c=$\frac{n}{V}$计算．

解答 解：（1）将稀HNO₃接触到A处橡皮塞为止，即把U形管左侧的空气排出，又使铜丝和硝酸反应，
故答案为：稀HNO₃接触到A处橡皮塞（或稀硝酸浸没铜丝）；
（2）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮气体，离子反应方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，一氧化氮气体是无色的，
故答案为：无；3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）一氧化氮是无色气体，要证明生成一氧化氮，可根据二氧化氮的颜色判断是否有一氧化氮生成，一氧化氮和氧气反应生成红棕色二氧化氮，使一氧化氮和空气接触即可，即打开活塞A，有红棕色气体产生说明确实有一氧化氮生成，故答案为：打开活塞A，若干燥管中出现红棕色气体，则证明产生了NO气体，反之，则无；
（4）n（Cu）=$\frac{2.56g}{64g/mol}$=0.04mol，氮氧化物的物质的量n（气体）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，
测得溶液中剩余H⁺ 的物质的量浓度为1.0mol/L，即反应后溶液中硝酸的物质的量n（HNO₃）=1.0mol/L×0.01L=0.01mol，
由氮原子守恒n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（气体）+n（HNO₃）_剩余=0.04mol×2+0.05mol+0.01mol=0.14mol，
则硝酸的物质的量浓度c（HNO₃）=$\frac{0.14mol}{0.01L}$=14.0mol/L，
故答案为：14.0mol/L．

点评 本题考查性质实验方案的设计，为高频考点，把握物质的性质、实验装置的作用、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验及计算能力的考查，题目难度不大．