Question

7．某硫酸化工厂附近居民反映：近来空气中有异味，庄稼枯黄，某学习小组对该厂附近的雨水进行检测，测得pH约为5.1，说明该区域的雨水呈酸性（填“酸性”或“碱性”或“中性”）
经环保部门排查，发现该厂排放的尾气中SO₂含量超标．针对该情况，环保部门要求该厂进行整改，并给出了指导性意见：用石灰乳（主要成分是氢氧化钙）吸收含SO₂的尾气．其中第一步的反应原理与CO₂和氢氧化钙反应相似，写出该反应的化学方程式Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
该学习小组上网查询得知：SO₂是形成酸雨和造成雾霾天气的主要原因之一，同时了解到酸雨的形成及雾霾天气的产生也与NO有关．于是，该学习小组开展了对NO有关性质的探究．
[提出问题]NO是如何转变为酸性物质的呢？
[查阅资料]
（1）通常状态下，NO是难溶于水的无色有毒气体，NO₂是红棕色有毒气体，常用氢氧化钠溶液吸收这两种气体．
（2）NO可直接与空气中的氧气反应生成NO₂．NO₂又可与水反应，化学方程式为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
[实验探究]该小组设计了如图所示装置进行实验（夹持仪器装置已略去，装置气密性良好）

（1）用装置I制取NO，反应原理是：3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；操作步骤：关闭K₂，打开K₁；从U形管左端管口注入稀硝酸，当液面接近U形管右侧橡皮塞下沿时，迅速关闭K₁．一段时间后，U形管右侧液面下降至铜丝以下，导致反应停止．其原因是用稀硝酸溶液排除U形管内的空气，铜丝与硝酸反应后，生成的NO难溶于硝酸溶液，导致U形管的压强增大，硝酸溶液被压到U形管右侧，当硝酸和铜丝脱离接触，反应自动停止．．
（2）打开K₂，当无底试管内的气体颜色不再变化后，关闭K₂．再打开K₃，一段时间后，关闭K₃，观察到无底试管内气体颜色的变化为无色变为红色．向无底试管中加紫色石蕊试液，溶液呈红色，说明有酸性物质生成．装置III中发生反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）通过定量分析得知，当NO与O₂的化学计量数之比为4：3时，它们能被水完全吸收生成HNO₃．其化学方程式为4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃．

Answer 1

分析 根据溶液的pH＜7时，显酸性，pH=7时，显中性，pH＞7时，显碱性解答；
根据氢氧化钙能够吸收空气中的二氧化硫，并且和二氧化硫反应生成亚硫酸钙和水解答．
[实验探究]
（1）根据质量守恒定律解答；根据本题实验Ⅱ中的意图是创设无氧气环境，用稀硝酸溶液排除U形管内的空气，铜丝与硝酸反应后，生成的NO难溶于硝酸溶液，导致U形管的压强增大，硝酸溶液被压到U形管右侧，当硝酸和铜丝脱离接触，反应自动停止解答；
（2）再打开K₃，若观察到长玻璃管中气体迅速变为红棕色解答；根据双氧水在二氧化锰的催化作用下反应生成O₂解答；
（3）根据反应原理写出反应的化学方程式解答．

解答 解：测得pH约为5.1，说明该区域的雨水呈酸性；
氢氧化钙能够吸收空气中的二氧化硫，并且和二氧化硫反应生成亚硫酸钙和水，反应的化学方程式为：Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
[实验探究]
（1）由反应原理可知：
反应前：Cu、H、N、O的原子个数分别为：3、8、8、24；反应后：Cu、H、N、O的原子个数分别为：3、8、0、20；则4x中有8个氢原子和4个氧原子，为
H₂O；用稀硝酸溶液排除U形管内的空气，铜丝与硝酸反应后，生成的NO难溶于硝酸溶液，导致U形管的压强增大，硝酸溶液被压到U形管右侧，当硝酸和铜丝脱离接触，反应自动停止；
（2）打开K₂，当无底试管内的气体颜色不再变化后，关闭K₂．再打开K₃，双氧水在二氧化锰的催化作用下反应生成O₂，NO和O₂在Ⅱ中发生反应，2NO+O₂=2NO₂；一段时间后，关闭K₃，观察到无底试管内气体颜色的变化为无色变为红色，水吸收水NO₂生产HNO₃，向无底试管中加紫色石蕊试液，溶液呈蓝色；
Ⅲ中双氧水在二氧化锰的催化作用下反应生成O₂，2H₂O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）当NO与O₂的化学计量数之比为4：3时，它们能被水完全吸收生成HNO₃．其化学方程式为：4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃
答案：
酸性；
Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O．
[实验探究]
（1）H₂O；用稀硝酸溶液排除U形管内的空气，铜丝与硝酸反应后，生成的NO难溶于硝酸溶液，导致U形管的压强增大，硝酸溶液被压到U形管右侧，当硝酸和铜丝脱离接触，反应自动停止；
（2）无色变为红色；红；2H₂O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃

点评 本题考查制备实验的设计，题目难度中等，注意把握实验的操作方法和反应原理，注意观察NO的现象必须在无氧的环境中进行．碱具有一些相似的化学性质，例如能和酸碱指示剂反应，能和某些非金属氧化物反应，能和某些盐反应，能和碱反应等．