题目内容

20．某活动小组利用如图装置验证NO的还原性及探究工业生产硝酸的原理．
（1）如何检查该装置气密性关闭K1、K2，打开K3，从滴定管上口加水，没过广口瓶①中长导管口，继续加水，使广口瓶①中长导管内外出现一段液柱，停止加水，静置一段时间后，若这段液柱不变，说明装置气密性好，反之，说明装置气密性不好．
（2）从导管a通入一定量的NO并准确测定通入NO的体积的主要操作：通入NO前，向广口瓶①中加入水，让水充满广口瓶①，且调节滴定管中液面与①相平并记录滴定管的刻度．关闭K2、打开K1、K3，通入一定量的NO后，调整滴定管液面与①中液面相平，再次读取滴定管的刻度；计算出通入的NO的体积为V mL（V＜50 mL）．
（3）验证NO的还原性；探究工业生产硝酸的原理
①停止通入NO后关闭K1、K3，打开K2，从导管b缓缓通入O2，写出通入O2过程中发生的化学反应方程式2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO；
②继续通入O2，打开K3并及时调整滴定管③液面与广口瓶①中液面相平，直至广口瓶①中刚好充满液体．
Ⅰ．当通入氧气的体积为$\frac{V}{2}$时，则广口瓶①的气体体积为$\frac{V}{3}$；
Ⅱ．当广口瓶①的气体体积为$\frac{V}{2}$，则通入氧气的体积可能为$\frac{5V}{4}$或$\frac{3V}{8}$．

分析 （1）液封气体形成液面高度差，液面高度差不变，说明装置气密性好；
（2）广口瓶①中压强均与外界相同，通过调节两端液面，到两端高度相同时再读取体积；
（3）①氧气与NO反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸与NO；
②I．根据反应方程式4NO+3O2+2H2O═4HNO3过量计算；
Ⅱ．剩余气体有两种可能，可能是NO余，也可能是O2，结合方程式计算．

解答 解：（1）检验装置气密性方法：关闭K1、K2，打开K3，从滴定管上口加水，没过广口瓶①中长导管口，继续加水，使广口瓶①中长导管内外出现一段液柱，停止加水，静置一段时间后，若这段液柱不变，说明装置气密性好，反之，说明装置气密性不好，
故答案为：关闭K1、K2，打开K3，从滴定管上口加水，没过广口瓶①中长导管口，继续加水，使广口瓶①中长导管内外出现一段液柱，停止加水，静置一段时间后，若这段液柱不变，说明装置气密性好，反之，说明装置气密性不好；
（2）通入NO前，向广口瓶①中加入水，让水充满广口瓶①，且调节滴定管中液面与①相平并记录滴定管的刻度．关闭K2、打开K1、K3，通入一定量的NO后，调整滴定管液面与①中液面相平，再次读取滴定管的刻度，
故答案为：通入NO前，向广口瓶①中加入水，让水充满广口瓶①，且调节滴定管中液面与①相平并记录滴定管的刻度．关闭K2、打开K1、K3，通入一定量的NO后，调整滴定管液面与①中液面相平，再次读取滴定管的刻度；
（3）①NO易与氧气反应：2NO+O2═2NO2，NO2又与水反应：3NO2+H2O═2HNO3+NO，
故答案为：2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO；
②Ⅰ．设$\frac{V}{2}$的氧气参加反应时，需要一氧化氮的体积为x，
4NO+3O2+2H2O═4HNO3
4   3
x  $\frac{V}{2}$ 
所以x=$\frac{2V}{3}$＜V，所以一氧化氮剩余，剩余的一氧化氮为V-$\frac{2V}{3}$=$\frac{V}{3}$，
故答案为：$\frac{V}{3}$；
Ⅱ．剩余的气体可能是氧气或一氧化氮，
①当剩余的气体为氧气时，一氧化氮不足量，设参加反应的氧气为Y，
4NO+3O2+2H2O═4HNO3
4    3
V    Y
所以Y=$\frac{3V}{4}$，所以通入的氧气体积为$\frac{3V}{4}$+$\frac{V}{2}$=$\frac{5V}{4}$，
②当剩余的气体为一氧化氮时，氧气的量不足，参加反应的一氧化氮为V-$\frac{V}{2}$=$\frac{V}{2}$，设参加反应的氧气为Z，则：
4NO+3O2+2H2O═4HNO3
4   3
$\frac{V}{2}$  Z
所以Z=$\frac{3V}{8}$，
故答案为：$\frac{5V}{4}$或$\frac{3V}{8}$．

点评 本题以验证NO的还原性及探究工业生产硝酸的原理为载体，考查气密性检验、气体体积测量、化学方程式计算等，注意较准确地测量气体的体积应保证内外气压相等．

练习册系列答案
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