题目内容

7．某化学兴趣小组对铜与硝酸的反应进行下列探究．
I．验证铜与稀硝酸反应生成的气体为NO如图1．
（1）仪器M的名称为干燥管
（2）完成下列表格．
操作步骤实验现象解释
打开弹簧夹K，拉注射器推筒，使稀硝酸吸到干燥管中并充满干燥管在关闭弹簧夹K仪器M中有无色气体反应的化学方程式为3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
打开弹簧夹K，使干燥管中无色气体进入注射器中注射器中有红棕色气体反应的化学方程式为2NO+O2=NO2
Ⅱ．为验证铜与适量浓硝酸反应产生的气体中含NO，选用下列仪器（N2和O2的用量可自由控制）完成实验如图2．

已知：
①NO+NO2+2OH-═2NO2-+H2O
②NO2、NO气体液化的温度如表．
气体NO2NO
液化温度21℃-152℃
（3）仪器的连接顺序为A→E→C→B→F．（填字母）
（4）检查装置气密性后，再加入试剂，在反应前应进行的操作是通入氮气使装置中的空气排出目的是防止NO与空气中的氧气反应生成二氧化氮．

分析 I、（1）根据仪器构造可知；
（2）根据现象，M中有无色气体，说明生成了NO，故铜与硝酸反应的装置中无空气，打开K，用注射器将硝酸与铜反应，据此分析步骤1；
注射器中有红棕色气体生成，说明NO被氧化生成二氧化氮，据此分析步骤2；
II、为验证铜与适量浓硝酸反应产生的气体中含NO，A装置由铜和浓硝酸反应生成氮氧化物，E装置干燥氮氧化物，根据NO2、NO气体液化的温度，在冷水浴中冷凝NO2，使其与NO分离，将NO与氧气接触生成红棕色气体可检验NO的生成，最后由氢氧化钠吸收尾气，防止污染空气，因为NO易被氧化，装置中注意无氧，故反应前用氮气排除装置中的空气，据此分析解答．

解答 解：I、（1）仪器M为干燥管；
故答案为：干燥管；
（2）M中有无色气体，说明生成了NO，反应为：3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，NO的生成，需要铜与稀硝酸反应，且装置中无空气，故操作为：打开弹簧夹K，拉注射器推筒，使稀硝酸吸到干燥管中并充满干燥管，再关闭弹簧夹K；
注射器中有红棕色气体生成，说明NO被氧化生成二氧化氮，反应为：2NO+O2=NO2，需要氧气参与反应，故操作为：打开弹簧夹K，使干燥管中无色气体进入注射器中；
故答案为：拉注射器推筒，使稀硝酸吸到干燥管中并充满干燥管；3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O；打开弹簧夹K，使干燥管中无色气体进入注射器中；2NO+O2=NO2；
II、（3）为验证铜与适量浓硝酸反应产生的气体中含NO，A装置由铜和浓硝酸反应生成氮氧化物，E装置干燥氮氧化物，根据NO2、NO气体液化的温度，在冷水浴中冷凝NO2，使其与NO分离，将NO与氧气接触生成红棕色气体可检验NO的生成，最后由氢氧化钠吸收尾气，防止污染空气，故连接顺序为：A、E、C、B、F；
故答案为：A、E、C、B、F；
（4）NO易被氧化，为防止NO与空气中的氧气反应生成二氧化氮，在反应前应通入氮气使装置中的空气排出；
故答案为：通入氮气使装置中的空气排出；防止NO与空气中的氧气反应生成二氧化氮．

点评 本题考查性质实验方案设计，侧重考查学生知识综合应用、根据实验目的及物质的性质进行排列顺、实验基本操作能力及实验方案设计能力，综合性较强，注意把握物质性质以及对题目信息的获取于使用，难度中等．

练习册系列答案
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17．汽车尾气中的NOx是大气污染物之一，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．
（1）已知：
①CH4（g）+4NO2（g）$\stackrel{催化剂}{?}$ 4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H1=-574kJ•mol-1
②CH4（g）+4NO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$ 2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H2=-1160kJ•mol-1
③CH4（g）+2NO2（g） $\stackrel{催化剂}{?}$N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）
△H3=-867kJ•mol-1．
（2）反应③在热力学上趋势很大，其原因是此反应放出的热量十分大．在固定容器中按一定比例混合CH4与NO2后，提高NO2转化率的反应条件是低温、低压
（3）在130℃和180℃时，分别将0.50mol CH4和a mol NO2充入1L的密闭容器中发生反应③，测得有关数据如表：
实验编号温度0分钟10分钟20分钟40分钟50分钟
1130℃n（CH4）/mol0.500.350.250.100.10
2180℃n（CH4）/mol0.500.300.180.15
①开展实验1和实验2的目的是研究温度对该化学平衡的影响．
②130℃时，反应到20分钟时，NO2的反应速率是0.0125mol/（L•min）．
③180℃时达到平衡状态时，CH4的平衡转化率为70%．
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18．我国首艘001A型国产航母在大连造船厂建造．下列有关说法正确的是（　　）
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一定条件下，将NO2与SO2以体积比1：2置于恒温恒容的密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的有b．
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（2）CO综合利用．
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②电解CO制备CH4，电解质为碳酸钠溶液，工作原理如图2所示，写出阴极区电极反应式CO+6e-+5H2O=6OH-+CH4．

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