Question

1．某化学课外活动小组的同学利用原电池原理探究一定温度下（实验时实际的环境温度）使铁钝化的硝酸的最低浓度．
实验步骤如下：
①向两支具支试管中分别加入浓硝酸5.0mL（质量分数为65%，密度为1.4g/mL）．按图组装好实验装置．
②将铜丝和铁丝同时插入浓硝酸中，观察到灵敏电流计指针先指向铜丝，但又迅速反转（只需1-2s）指向铁丝一端．
③用盛有5.0mL蒸馏水的注射器向具支试管内加水，并注视电流计的指针偏转方向．在指针恰好发生反转又指向铜丝时停止实验，记录此时已注入的水的体积．
重复三次实验获得的数据如下：

实验次数	实验温度（℃）	注入水的体积（mL）
1	17.2	2.4
2	T1	2.5
3	T2	2.3

请回答下列问题：
（1）在该装置中仪器a因其作用而称为盐桥；指针指向铁丝时，铁丝为正极（填“正”或“负”）
（2）65%的硝酸的物质的量浓度是14.4mol/L；在未注水前正极的电极反应式为NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O．
（3）T₁=T₂（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）在本实验温度下，使铁钝化的硝酸最低浓度为48%；利用本实验数据判断，若以45%的硝酸进行实验（不再注水），则电流表的指针应指向电极（填“铁”或“铜”）
（5）该实验装置上的不足是缺少尾气处理装置，改进方法是应在两侧支管口处均连接导管，将产生的气体导入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中．

Answer 1

分析 （1）在该装置中仪器a因其作用而称为构成闭合路；铁在浓硝酸中发生钝化，所以铜是正极；
（2）根据c=$\frac{1000ρw}{M}$进行计算；正极是硝酸根离子发生还原反应；
（3）温度相同条件下加入水探究一定温度下（实验时实际的环境温度）使铁钝化的硝酸的最低浓度；
（4）重复三次实验平均加水量=$\frac{2.3+2.5+2.4}{3}$ml=2.4ml，溶质守恒计算，将铜丝和铁丝同时插入浓硝酸中，观察到灵敏电流计指针先指向铜丝，但又迅速反转（只需1-2s）指向铁丝一端，是开始贴发生钝化后做正极，铜做负极；
（5）反应过程中所生产的氮的氧化物是有毒气体会污染空气；

解答 解：（1）在该装置中仪器a因其作用而称为盐桥；铁在浓硝酸中发生钝化，所以铜是正极，所以铁是正极，故答案为：盐桥；正；
（2）根据c=$\frac{1000ρw}{M}$=$\frac{1000×1.4×65%}{63}$=14.4mol/L；正极是硝酸根离子发生还原反应，电极反应式为：NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O，
故答案为：14.4mol/L；NO₃^-+e^-+2H⁺=NO₂↑+H₂O；
（3）温度相同条件下加入水探究一定温度下（实验时实际的环境温度）使铁钝化的硝酸的最低浓度，改变加入水的量体坛就钝化浓度，所以温度不变，故T₁=T₂ ，
故答案为：=；
（4）重复三次实验平均加水量=$\frac{2.3+2.5+2.4}{3}$ml=2.4ml，使铁钝化的硝酸最低浓度=$\frac{5.0×1.4×65%}{5.0×1.4+2.4}$×100%=48%，利用本实验数据判断，若以45%的硝酸进行实验（不再注水），铁不发生钝化，铁做负极，则电流表的指针应指向电极铜电极，
故答案为：48；铜；
（5）反应过程中所生产的了氮的氧化物是有毒气体会污染空气，该实验装置的不足之处是没有尾气处理装置，应在两侧支管口处均连接导管，将产生的气体导入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中吸收尾气，避免排放到空气中污染环境，
故答案为：缺少尾气处理装置，应在两侧支管口处均连接导管，将产生的气体导入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中；

点评 本题考查了原电池原理的分析应用，注意铁在常温下在浓硝酸中的钝化，实验探究不同条件下钝化影响因素的分析判断，题目难度中等．