Question

15．用下列仪器、药品验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含NO（仪器可选择使用，N₂和O₂的用量可自由控制）．
已知：①NO+NO₂+2OH^-→2NO₂^-+H₂O
②气体液化温度：NO₂ 21℃，NO-152℃
试回答：
（1）写出装置A中发生反应的化学方程式Cu+4HNO_3（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O．
（2）选择所需的仪器的连接顺序（按左→右连接，填各接口的编号）为1-5-4-10-11-6-7-3（或1-5-4-11-10-6-7-3）．在填加药品前应先进行的操作是检验装置的气密性．
（3）反应前先通入N₂，目的是排尽空气，防止NO被氧化；
（4）确认气体中含NO的现象是通入O₂后有红棕色生成．
（5）装置B、F的作用是吸收尾气；分离NO、NO₂．
（6）若从A出来的混合气体中NO₂、NO的体积转化为标准状况下分别为V₁mL、V₂mL（V₁＜V₂），且最终氮的氧化物完全被溶液吸收，装置中至少需要充入氧气的体积为：1.4V₂（相同状态下）．

Answer 1

分析 （1）装置A中铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水；硝酸变淡，Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水；
（2）根据实验的目的和各部分的作用确定连接顺序，洗气需长管进短管出，排气需根据密度大小选择导管的进出端，在装入药品前应先检验装置的气密性；
（3）NO易被氧化成二氧化氮；
（4）二氧化氮为红棕色气体，NO易被氧化成二氧化氮，气体中含NO，通入O₂后有红棕色生成；
（5）装置B吸收尾气，根据气体液化温度分析F的作用；
（6）根据4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃分析．

解答 解：（1）装置A中铜与浓硝酸反应，铜被氧化成硝酸铜，硝酸被还原成二氧化氮，反应的化学反应方程式为：Cu+4HNO_3（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，硝酸变淡，Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，反应的化学方程式为：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案为：Cu+4HNO_3（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（2）A中铜与浓硝酸反应NO₂进入C浓硫酸干燥，洗气需长管进短管出，仪器连接顺序为：1-5，NO₂ 21℃，NO-152℃，然后进入F冰水混合物冷却使二氧化氮液化分离，剩余的NO进入D与氧气反应，最后连接尾气处理装置，所以仪器连接顺序为：1-5-4-10-11-6-7-3（或1-5-4-11-10-6-7-3）；凡是有气体参加或产生的实验，实验前一定要检查装置的气密性，所以该实验在装入药品前应先检验装置的气密性，
故答案为：1-5-4-10-11-6-7-3（或1-5-4-11-10-6-7-3）；检验装置的气密性；
（3）因NO易被氧化，若装置中存在氧气则不能说明NO的存在，所以反应前先通入N₂目的是排尽装置中的空气，防止NO被氧化，
故答案为：排尽空气，防止NO被氧化；
（4）因NO与氧气反应生成二氧化氮，则确认气体中含NO的现象是观察到D中烧瓶内通入O₂后，无色气体变成红棕色，
故答案为：通入O₂后有红棕色生成；
（5）装置B中盛放氢氧化钠，吸收尾气，反应为：2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O，已知气体液化温度：NO₂：21℃，NO：-152℃，所以装置F通过冰水混合物的冷却二氧化氮变为液体，一氧化氮仍为气体，使二者分离，
故答案为：吸收尾气；分离NO、NO₂；
（6）NO₂吸收无需氧气，一氧化氮吸收的反应为：4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，所以V₂mLNO至少需要充入氧气的体积为：0.75V₂，
故答案为：0.75V₂．

点评 本题以硝酸的性质为载体，考查学生实验对实验原理、实验装置的理解以实验方案设计，关键是理解实验原理以及掌握氮及其化合物的性质，题目难度中等．