Question

19．浓硝酸、稀硝酸都具有强氧化性，某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行试验（夹持仪器的装置已略去）．实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO₂，而稀硝酸不能氧化NO．由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸．

可选药品：浓硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳
已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO₂反应
2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
（1）浓硝酸与NO反应的氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：2
（2）实验应避免有害气体排放到空气中，装置③、④、⑥中盛放的药品依次是3mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液
（3）滴加浓硝酸之前的操作依次是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后通入CO₂一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内
（4）装置①中发生反应的化学方程式是Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，装置②的作用是将NO₂转化为NO，发生反应的化学方程式是3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO
（5）该小组得出的结论所依据的实验现象是装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色
（6）试验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色．甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体．同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确．这些方案中可行的是（选填序号字母）
a．加热该绿色溶液，观察颜色变化
b．加水稀释绿色溶液，观察颜色变化
c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化．

Answer 1

分析 （1）HNO₃作氧化剂转化的NO₂是还原产物，NO作还原剂转化的NO₂是氧化产物，根据化合价升高和降低的价数相等计算；
（2）根据装置特点和实验目的，装置⑤是收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂，因为要验证稀HNO₃不能氧化NO，所以装置③中应该盛放稀硝酸；
（3）由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，需要先通入一段时间CO₂赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出；
（4）Cu与浓HNO₃反应生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O，装置②中盛放H₂O，使NO₂与H₂O反应生成NO；
（5）根据液面上方是否有红棕色NO₂产生判断；
（6）根据是否改变溶液中硝酸铜的质量分数或溶解气体的浓度判断．

解答 解：（1）HNO₃作氧化剂转化的NO₂是还原产物，NO作还原剂转化的NO₂是氧化产物，根据化合价升高和降低的价数相等，则2n（氧化产物）=n（还原产物），所以氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：2，
故答案为：1：2；
（2）根据装置特点和实验目的，装置⑤是收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂，因为要验证稀HNO₃不能氧化NO，所以装置③中应该盛放稀硝酸，装置④中盛放浓硫酸，
故答案为：3mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液；
（3）由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO₃之前需要通入一段时间CO₂赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出，
故答案为：通入CO₂一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内；
（4）装置①中Cu与浓HNO₃反应生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O，反应方程式为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，装置②中盛放H₂O，使NO₂与H₂O反应生成NO，反应方程式为：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；将NO₂转化为NO；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
（5）NO通过稀HNO₃溶液后，若无红棕色NO₂产生，说明稀HNO₃不能氧化NO，所以盛放稀HNO₃装置的液面上方没有颜色变化即可说明之，装置④中盛放的是浓HNO₃，若浓HNO₃能氧化NO则装置④液面的上方会产生红棕色气体，
故答案为：装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色；
（6）要证明是Cu（NO₃）₂浓度过高或是溶解了NO₂导致装置①中溶液呈绿色，可设计将溶解的NO₂赶走（a、c方案）再观察颜色变化；也可在Cu（NO₃）₂的浓溶液中通入NO₂进行比较观察反应后的颜色变化（d方案），确定是否是因为溶有NO₂引起的；方案b由于Cu（NO₃）₂和溶解在其中的NO₂浓度均可发生变化，故无法确定是哪一种因素引起的，故acd正确，
故答案为：acd．

点评 本题考查物质性质探究实验设计，利用对比的方法判断硝酸的性质，题目难度中等，是对基础知识与学生综合能力的考查，理解原理与各装置作用是解题的关键．