题目内容

7.某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按如图装置进行实验(夹持仪器已略去).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CO2.
已知氢氧化钠溶液不与NO反应,能与NO2反应:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O.
(1)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.
(2)滴加浓硝酸之前,需打开弹簧夹,通入一段时间的CO2,其目的是排出体系中的空气,防止NO被氧化成NO2.
(3)装置①中发生反应的离子方程式是Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O.
(4)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)该小组得出的结论依据的实验现象是装置③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)实验结束后,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a bc d.(可多选)
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氧气,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.

分析 验证浓硝酸的氧化性,应首先检查装置的气密性,硝酸与铜发生反应生成二氧化氮,通入水后生成一氧化氮,然后通过浓硝酸,如无色气体生成红棕色气体,可证明硝酸具有氧化性,可氧化一氧化氮,生成的气体不能直接排放到空气中,应有尾气处理装置,以此解答该题.
(1)结合实验目,根据装置特点分析各装置的作用,再根据物质的性质的判断,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;
(2)NO易与氧气反应生成二氧化氮,装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰;
(3)装置①中铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮与水;
(4)进入装置②中的气体为二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸与NO;
(5)根据对比实验③、④的实验现象判断;
(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)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防止污染大气;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.
故答案为:3mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液;
(2)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,
故答案为:排出体系中的空气,防止NO被氧化成NO2;
(3)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,离子反应为:Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O,
故答案为:Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O;
(4)装置①中反应生成了二氧化氮,在装置②中二氧化氮会与水反应,即3NO2+H2O=2HNO3+NO,所以装置②的作用是将NO2转化为NO,
故答案为: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浓度过低或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色,一是可设计将溶解的NO2赶走,再观察颜色变化,a、c方案符合;二是增加或稀释溶液中Cu(NO3)2溶液的浓度,观察反应后的颜色变化,bd方案符合.
故选:ab c d.

点评 本题主要考查HNO3的性质、属物质验证性实验设计,利用对比的方法判断硝酸的性质.结合已知的物质具有的性质,选择合适的试剂,设计具体实验方案验证物质是否具有该性质.对有毒气体要设计尾气处理装置,防止污染环境.

练习册系列答案
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①步骤3中,准确移取40.00mLNaOH溶液所需要使用的仪器是碱式滴定管.
②步骤1~7中,确保生成的二氧化碳被氢氧化钠溶液完全吸收的实验步骤是1、5、6(填步骤序号)
③为获得样品中碳酸钠的含量,还需补充的实验是用H2SO4标准溶液标定NaOH溶液的浓度.

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