题目内容

【题目】某化学研究性学习小组的同学根据理论分析后认为,NO2可能会氧化单质铜,他们设想利用下图所示装置验证NO2的氧化性(夹持装置已省略)。

(1)装置A~C中有一处错误,改正的方法是________,A中发生反应的两种试剂通常是_____。

(2)点燃C处酒精灯比较合适的时机是_________。若C中固体全部变成黑色,同时生成对环境无污染的气体,写出C中反应的化学方程式:_____。装置D的用途是__________。

(3)开关K的设计是以实现绿色化学实验为目的,请说明K的使用方法:_______(包括使用时段与内容)。

(4)实验结束后发现C中的固体混有少量的红色粉末,经过分析,甲同学认为该红色粉末是Cu2O,乙同学认为该红色粉末是Cu,丙同学认为该红色粉末是Cu和Cu2O的混合物。查阅资料,Cu、Cu2O和CuO的部分性质如下:

请设计一个简单的实验证明甲同学的看法是否正确:__________。

【答案】无水氯化钙或五氧化二磷代替碱石灰 浓硝酸和铜 装置C硬质玻璃管中充满红棕色气体时 4Cu+2NO24CuO+N2 吸收未反应完的NO2 待C中反应停止后,关闭分液漏斗的活塞,打开K,向装置只中通入氮气至装置中无红棕色气体 取少量反应后固体加入足量氨水中,若固体完全溶解,则甲同学的看法正确,若有红色粉末剩余,则甲同学看法不正确

【解析】

装置A利用浓硝酸和铜反应生成二氧化氮,B装置对气体进行干燥,但二氧化氮会和碱石灰发生反应,应选用酸性干燥剂;C装置中铜和二氧化氮在加热条件下反应,D为尾气吸收装置,同时防止倒吸,实验结束后通入氮气,可使生成的二氧化氮完全被吸收,以此解答该题。

(1)碱石灰可与二氧化氮反应,应用无水氯化钙或五氧化二磷代替碱石灰,A用于制备二氧化氮,可用浓硝酸和铜反应生成;

(2)二氧化氮为红棕色气体,所以为排除氧气的干扰,可待装置C硬质玻璃管中充满红棕色气体时再点燃C处酒精灯;若C中固体全部变成黑色,说明铜被氧化生成氧化铜,同时生成对环境无污染的气体,根据元素守恒可知该气体为氮气,反应方程式为:4Cu+2NO24CuO+N2;装置D用于吸收未反应完的NO2;

(3)待C中反应停止后,关闭分液漏斗的活塞,打开K,向装置只中通入氮气至装置中无红棕色气体,可使二氧化氮完全被吸收,避免污染环境;

(4)由题给信息可知Cu2O溶于氨水,则取少量反应后固体加入足量氨水中,若固体完全溶解,则甲同学的看法正确,若有红色粉末剩余,则甲同学看法不正确。

练习册系列答案
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【题目】碳、氮能形成多种氧化物、氢化物。

(1)已知:①2NO(g)N2(g)+O2(g) △H1=-180.5 kJ·mol-1

②CO(g)+O2(g)CO2(g) △H2=-283 kJ·mol-1

则NO与CO反应生成两种无毒气体的热化学方程式为________________。

(2)使用高效催化剂可大大减少汽车尾气排放出的NOx含量,某研究所的科研人员探究了T1℃时等质量的三种催化剂对CO还原NO的催化效果(其他条件相同),所得结果如图1所示。

①如果不考虑催化剂价格,则使用催化剂____(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)最好;A、B两状态下,生成CO的速率大小关系是_____。

②若容器容积为2 L,开始时加入0.5 mol NO、0.5 mol CO,在催化剂Ⅰ的作用下达到如图1所示平衡,则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在该温度下的平衡常数K=____L·mol-1。

③在图2坐标系中画出使用催化剂Ⅰ(其他条件相同)时,25s时容器内反应的脱氮率(NO转化率)与温度的关系图____。

(3)化学动力学上将一步完成的反应称为基元反应。对于基元反应:aA+bBcC+dD,其速率方程式为v=k·ca(A)·cb(B)(k为只与温度有关的速率常数),复杂反应(由几个基元反应构成)的速率取决于慢的基元反应。

①已知反应NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)△H<0,在温度低于250℃时是由两个基元反应构成的复杂反应,该反应的速率方程式为v=k·c2(NO2),则其两个基元反应分别为:Ⅰ.____=NO3+_____;Ⅱ.略,这两个反应中活化能较小的是___。

②某科研小组测得380℃时该反应的c(NO2)、c(CO)与生成CO2的速率[v(CO2)]的关系如下:

则该温度下的反应速率常数k=____L·mol-1·s-1。

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