Question

5．Ⅰ．乙组同学用如图装置来证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的双连打气球．
（1）实验时，先将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体，当C处产生白色沉淀时，立刻将B装置上提，使之与稀硝酸分离．该组学生设计此步操作的目的产生二氧化碳，排出装置中的空气．
（2）将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（3）装置E中开始时出现浅红棕色气体，用F向E中鼓入空气后，可观察到烧瓶E内气体颜色加深，产生上述现象的原因是二氧化碳密度大于空气，未能排尽烧瓶中的空气，少量NO与空气中的氧气反应生成少量的红棕色的NO₂；鼓入空气后，NO与氧气反应，生成大量的红棕色气体二氧化氮．
（4）一段时间后，C中白色沉淀溶解，其原因是二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸使白色沉淀碳酸钙溶解．
（5）装置D的作用是吸收尾气，防止污染大气．
Ⅱ．已知向含有淀粉的10mL0.2mol/LKIO₃酸性溶液滴滴加0.3mol•L^-1NaHSO₃溶液的过程中，溶液的颜色先变蓝然后褪色，发生的离子反应如下：
①2IO₃^-+5HSO₃^-=1I₂+5SO₄^2-+1H₂O+3H⁺
②I₂+HSO₃^-+H₂O═2I^-+SO₄^2-+3H⁺
回答下列问题
（1）配平离子反应方程式①
2IO₃^-+5HSO₃^-=1I₂+5SO₄^2-+1H₂O+3H⁺
（2）根据①②反应写出还原性粒子HSO₃^-、I₂、I^-由强到弱的顺序HSO₃^-＞I^-＞I₂；
（3）当溶液刚好褪色时，则消耗的NaHSO₃溶液的体积为20ml；
（4）预测已知向含有淀粉的NaHSO₃溶液滴加KIO₃溶液的现象．

Answer 1

分析 Ⅰ、要验证铜与稀硝酸反应生成一氧化氮，则应将装置中的O₂排出．当B中的CaCO₃与稀硝酸接触时，生成CO₂气体．CO₂气体可将A中空气排尽，但由于CO₂的密度大于空气的密度，因此E中采用向下排空气法是不能将空气排尽的．由于E中有残留的少量O₂，因此当有NO生成时，E中有少量的NO₂生成，从F鼓入空气时，E中生成的NO₂增加，红棕色加深．随着反应的不断进行，E中生成的NO₂会被排入C，在C中与水反应生成硝酸，将原来生成的CaCO₃沉淀溶解．D装置用来吸收尾气，防止污染环境．
Ⅱ、反应①中I元素化合价由+5价降低到0价，被还原，IO₃^-为氧化剂，S元素化合价由+4价升高到+6价，被氧化，HSO₃^-为还原剂；
反应②I元素化合价由0价降低到-1价，I₂为氧化剂，S元素化合价由+4价升高到+6价，被氧化，HSO₃^-为还原剂，以此解答该题．

解答 解：Ⅰ、（1）当B中的CaCO₃与稀硝酸接触时，生成CO₂气体．CO₂气体可将A中空气排尽，以防止氧化生成的NO，
故答案为：产生二氧化碳，排出装置中的空气；
（2）A中产生无色气体为NO，反应的离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）由于CO₂的密度大于空气的密度，因此E中采用向下排空气法是不能将空气排尽的．由于E中有残留的少量O₂，因此当有NO生成时，E中有少量的NO₂生成，从F鼓入空气时，E中生成的NO₂增加，红棕色加深，
故答案为：二氧化碳密度大于空气，未能排尽烧瓶中的空气，少量NO与空气中的氧气反应生成少量的红棕色的NO₂；鼓入空气后，NO与氧气反应，生成大量的红棕色气体二氧化氮；
（4）E中生成的NO₂会被排入C，在C中与水反应生成硝酸，将原来生成的CaCO₃沉淀溶解，
故答案为：二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸使白色沉淀碳酸钙溶解；
（5）D装置用来吸收尾气，防止污染环境，故答案为：吸收尾气，防止污染大气．
Ⅱ、反应①中I元素化合价由+5价降低到0价，被还原，IO₃^-为氧化剂，S元素化合价由+4价升高到+6价，被氧化，HSO₃^-为还原剂，反应的离子方程式为2IO₃^-+5HSO₃^-=I₂+5SO₄^2-+3H⁺+H₂O，
（1）反应①中I元素化合价由+5价降低到0价，被还原，IO₃^-为氧化剂，S元素化合价由+4价升高到+6价，被氧化，HSO₃^-为还原剂，反应的离子方程式为2IO₃^-+5HSO₃^-=I₂+5SO₄^2-+3H⁺+H₂O，
故答案为：2，5，1，5，1，3H⁺；
（2）由反应①可知还原性HSO₃^-＞I₂，由反应②可知还原性HSO₃^-＞I^-，而还原性I^-＞I₂，则有HSO₃^-＞I^-＞I₂，
故答案为：HSO₃^-＞I^-＞I₂；
（3）n（KIO₃）=0.01L×0.2mol/L=0.002mol，由方程式可知关系式为：KIO₃～3NaHSO₃，需要0.006molNaHSO₃反应，则溶液体积为$\frac{0.006mol}{0.3mol/L}$=0.02L=20mL，
故答案为：20ml；
（4）由反应的方程式可以看出向含有淀粉的NaHSO₃溶液滴加KIO₃溶液，发生6HSO₃^-+2IO₃^-+3H₂O=2I^-+6SO₄^2-+6H⁺，然后发生IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，可观察到一开始无明显现象后变蓝，
答：一开始无明显现象后变蓝．

点评 本题综合考查物质的性质实验探究，涉及硝酸与铜的反应以及一氧化氮的性质，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，难度中等．