Question

15．有关含氮化合物的性质实验
（一）某研究性学习小组利用图一装置研究硝酸的性质．
实验一、甲同学用下图一装置来证实稀硝酸与铜反应生成NO．

（1）从A中向U形管中注满稀硝酸后，发生的现象U形管左侧有无色气体产生，液面左低右高．
（2）图二收集NO气体的各种装置中，合理的是CE．（填序号，多选不给分）
（3）在100mL 混合溶液中，HNO₃ 和 H₂SO₄ 的物质的量浓度分别是 0.4mol/L，0.1mol/L 向该混合液中加入 1.92g铜粉，加热待充分反应后，所得溶液中 Cu²⁺ 的物质的量浓度是0.225mol/L
实验二、乙组同学利用上述装置完成浓硝酸与铜的反应
（4）乙组同学发现实验室里有几瓶浓硝酸呈黄色，请用化学方程式和简单的文字说明解释这种现象4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，产生的二氧化氮溶解其中呈黄色．
（5）同学们发现反应后的溶液呈绿色，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NO₂气体所致．同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确．
这些方案中可行的是①③④．（填序号，多选不给分）
①加热该绿色溶液，观察颜色变化
②加水稀释绿色溶液，观察颜色变化
③向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
④向饱和硝酸铜溶液中通入NO₂气体，观察颜色变化
（二）甲、乙、丙三位同学分别用如图三三套实验装置及化学药品（其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物）制取氨气．请你参与探究，并回答下列问题：

（6）写出三位同学实验装置制取氨气原理的化学方程式：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑．
（7）检验氨气是否收集满的方法是（简述操作方法、现象和结论）用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，如果产生白烟，则氨气已满，或用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试纸变蓝，则氨气已满．

Answer 1

分析 （一）实验一（1）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和无色气体一氧化氮；
（2）一氧化氮有毒且易和氧气反应生成二氧化氮，一氧化氮不和水反应，所以不能用排空气法收集，应该用排水法收集；
（3）n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，n（H⁺）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol，n（NO₃^-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，发生3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，判断过量后以不足量代入计算；
向该混合液中加入 1.92g铜粉，
实验二（4）硝酸不稳定分解产生的二氧化氮溶解其中呈黄色；
（5）根据溶液浓度变化的影响因素和气体的溶解度影响因素解答．
（二） （6）实验室用氢氧化钙和氯化铵在加热条件下制备氨气，还生成氯化钙、水；
（7）氨气为碱性气体，与水反应生成NH₃•H₂O，电离子出OH^-离子，溶液呈碱性．

解答 解：（一）实验一（1）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和无色气体一氧化氮，U形管左侧有无色气体产生，液面左低右高，
故答案为：U形管左侧有无色气体产生，液面左低右高；
（2）一氧化氮有毒且易和氧气反应生成二氧化氮，一氧化氮不和水反应，所以不能用排空气法收集，应该用排水法收集，排水装置中，气体的进出口符合“短进长出”的原则，故选CE；
（3）n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，n（H⁺）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol，n（NO₃^-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，
由   3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O       
     3    8    2 
0.03mol 0.08mol 0.02mol
显然氢离子的物质的量不足，
由氢离子的物质的量及离子方程式可知0.06mol氢离子反应，生成的铜离子的物质的量为0.06mol×$\frac{3}{8}$=0.0225mol，
所以溶液中c（Cu²⁺）=$\frac{0.0225mol}{0.1L}$=0.225mol/L，
故答案为：0.225mol/L；
实验二（4）硝酸不稳定分解产生的二氧化氮溶解其中呈黄色，反应方程式为4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，
故答案为：4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，产生的二氧化氮溶解其中呈黄色；
（5）加热绿色溶液气体的溶解量减小，或向该绿色溶液中通入氮气可以带走二氧化氮气体，或向饱和硝酸铜溶液中通入NO₂气体，做对比实验，都可以证明该溶液中是否为溶解了NO₂气体所致，故①③④都正确，而加水稀释绿色溶液，由于溶液浓度变小，溶液的颜色会变化，而且加水后气体的溶解量加大，溶液的颜色也会发生变化，故不能进行判断，
故选①③④；
（二）（6）实验室用氢氧化钙和氯化铵在加热条件下制备氨气，反应方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（7）氨气为碱性气体，与水反应生成NH₃•H₂O，电离子出OH^-离子，溶液呈碱性，检验时可用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，如果产生白烟，则氨气已满，或用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试纸变蓝，则氨气已满，
故答案为：用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，如果产生白烟，则氨气已满，或用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试纸变蓝，则氨气已满．

点评 本题考查了性质实验方案的设计，侧重于氮氧化物的性质的考查，为高频考点，把握物质的性质及发生的反应为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意氨气的实验室制取方法，题目难度不大．