Question

17．如图甲是课本中验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是师生对演示实验改进后的装置：

（1）写出铜和浓硝酸反应的离子方程式Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
（2）和甲装置相比，乙装置的优点有 ①可以控制反应；②吸收NO₂气体，防止污染环境．
（3）为了进一步验证NO₂和水的反应，某学生设计了丙装置，做实验时先关闭弹簧夹c，
（填a、b、c，下同），再打开弹簧夹a、b，才能使NO₂气体充满②试管．当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离，欲使烧杯中的水进入②试管，应进行的操作是先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住（热水、热毛巾、加热）试管②．
（4）②试管中的NO₂和水充分反应后，所得溶液物质的量浓度的最大值是0.045mol•L^-1（气体体积按标准状况计算）．

Answer 1

分析 （1）根据铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水；
（2）根据反应可控制，随时可以停止；根据反应无污染物
（3）根据此步骤是为了NO₂气体充满②试管；让二氧化氮与水接触发生反应；
（4）根据NO₂和水反应，设试管的容积为VL，求出溶质的物质的量及溶液的体积；

解答 解：（1）因铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，故答案为：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）乙装置能使反应可控制，随时可以停止，同时吸收NO₂气体，防止污染环境，
故答案为：①可以控制反应②吸收NO₂气体，防止污染环境；
（3）为了NO₂气体充满②试管，应先关闭c，然后打开a、b，为了让二氧化氮与水接触发生反，应先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住（热水、热毛巾、加热）试管②，故答案为：c；a、b；先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住（热水、热毛巾、加热）试管②；  
（4）设试管的容积为VL，根据NO₂和水反应：3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO
                                                                     $\frac{V}{22.4}$         $\frac{V}{22.4}$×$\frac{2}{3}$
反应后溶液中的溶质HNO₃的物质的量为 $\frac{V}{22.4}$×$\frac{2}{3}$mol，溶液的体积为V×$\frac{2}{3}$L，
所以溶液物质的量浓度为：$\frac{1}{22.4}$mol•L^-1=0.045mol•L^-1，
故答案为：0.045mol•L^-1．

点评 本题主要考查了铜和浓硝酸的反应，同时考查了溶液浓度的计算，培养了学生计算能力．