题目内容
7.某研究性实验小组欲验证浓硝酸在与Cu、Ag合金的反应过程中除生成NO2气体外,还会有少量NO生成、并测定Cu、Ag合金中Cu的质量分数.查阅相关资料表明:“常温下,NO2与N2O4混合存在,在低于0℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在.”为此,他们设计了如图所示的装置.请回答下列问题
(1)写出A中Cu与HNO3反应可能的化学方式Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O.
(2)实验开始前先打开A部分的活塞K1,持续通入一段时间的氮气再关闭K1,其目的是把装置中的空气赶走,防止NO被氧化为NO2;装置中B瓶的作用是干燥反应中生成的气体.
(3)停止反应后,打开D中的活塞K2并通入O2,若有NO生成,则D中出现的现象是无色气体变为红棕色;实验发现,通入的O2温度高低对实验现象有较大影响,为便于观察应通入(填“热”或“冷”)热的O2.
(4)为减小实验误差,在A中反应完成和D中出现现象后,还应继续进行的操作是打开K1、K2持续通入一段时间的N2和O2.
(5)实验测得如下数据:实验前,Cu、Ag合金的质量:15.0g,浓HNO3:40mL 13.5mol•L-1;实验后A溶液:V=40mL c(H+)=1.0mol•L-1.假设反应中HNO3既无挥发也无分解,则:
①参加反应的HNO3的物质的量为0.5mol.
②若已测出反应后E装置的生成物中含氮元素的质量,则为确定合金中Cu的质量分数还需测定的数据是C中烧瓶在实验前后增加的质量.
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)由于装置中有残留的气体,所以要打开K1、K2持续通入一段时间的N2和O2,以把气体完全排尽;
(5)①硝酸的总的物质的量是0.54mol,剩余硝酸是0.04mol,所以参加反应的硝酸是0.54mol-0.04mol=0.5mol;
②要计算铜质量分数,还需要计算出生成的N2O4的质量,所以还需要测量C中烧烧瓶在实验前后增加的质量;
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(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,
故答案为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+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:把装置中的空气赶走,防止NO被氧化为NO2;干燥反应中生成的气体;
(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:无色气体变为红棕色;热;
(4)由于装置中有残留的气体,所以在A中反应完成和D中出现现象后还须进行的操作是:打开K1、K2持续通入一段时间的N2和O2,以把气体完全排尽;
故答案为:打开K1、K2持续通入一段时间的N2和O2;
(5)①硝酸的总的物质的量是0.54mol,剩余硝酸是0.04mol,所以参加反应的硝酸是0.54mol-0.04mol=0.5mol,
故答案为:0.5;
②要计算铜质量分数,还需要计算出生成的N2O4的质量.所以还需要测量C中烧烧瓶在实验前后增加的质量,
故答案为:C中烧瓶在实验前后增加的质量;
点评 本题为探究性和制备性实验的试题,综合性强,理论和实践的联系紧密,要求学生必须认真审题,通过联系所学过的知识和技能,灵活运用并进行知识的类比、迁移、重组,全面细致的思考才能作出正确的解答,题目难度中等.
A. | 氯气、硫酸钡和氨水分别属于非电解质、强电解质和弱电解质 | |
B. | 体积不同但pH相同的醋酸和盐酸,分别用蒸馏水稀释至原体积的m倍和n倍,稀释后两溶液的pH仍相同,而m和n无法确定相对大小 | |
C. | CuCl2+2H2O?Cu(OH)2+2HCl,加入少量硝酸银固体后可以增大CuCl2水解程度 | |
D. | 用来配制标准NaOH溶液的NaOH固体含有少量的KOH,此时中和测得盐酸的浓度数值一定偏高 |
A. | 若某反应的生成物总能量低于反应物总能量,则该反应为吸热反应 | |
B. | 若将反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计成原电池,则正极材料一定为铁 | |
C. | 若R2+和M+的电子层结构相同,则原子序数:R>M | |
D. | 若甲、乙两种有机物具有相同的分子式,不同的结构,则甲和乙一定是同分异构体 |
A. | 一定是金属元素 | B. | 可能是稀有气体元素 | ||
C. | 一定不是非金属元素 | D. | 原子容易失去电子的元素 |
A. | 酚类-OH | B. | 羧酸-COOH | C. | 醛类-CHO | D. | CH3COCH3 醚类 |