Question

某研究性学习小组的同学利用下图来验证一定质量的铜银合金完全溶解于浓硝酸时生成的气体除NO₂外还含有NO，并测定合金中铜的质量分数，已知常温下NO₂和N₂O₄混合存在，在低于0℃时几乎只有无色的N₂O₄晶体．

（1）写出A中铜与硝酸反应的一个化学方程式

 

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（2）C装置的作用是

 

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（3）反应结束后，打开活塞K₂，并通入O₂，若实验中有NO产生，则在D中可观察到的现象是

 

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（4）反应前要先打开活塞K₁持续通入一段时间的N₂，其理由是

 

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（5）利用A装置中反应后的溶液还可确定铜的质量分数，方法是：取出A中反应后的溶液，先向其中加入足量的

 

溶液，然后再进行

 

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，

 

，

 

．（填操作名称）

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,硝酸的化学性质,性质实验方案的设计

专题：实验探究和数据处理题

分析：铜银合金与浓硝酸反应生成硝酸铜、硝酸银以及二氧化氮气体，如硝酸浓度降低时可能生成NO，经B浓硫酸干燥后，在C中冷却，NO₂完全转化生成N₂O₄，D中气体通入氧气，如由NO，则可生成红综合的NO₂气体，最后用氢氧化钠溶液吸收尾气，防止污染空气，利用A装置中反应后的溶液加入硝酸银溶液，生成AgCl沉淀，经过滤、洗涤、干燥后称量可确定银的质量，进而可测得铜的质量分数，以此解答该题．

解答： 解：铜银合金与浓硝酸反应生成硝酸铜、硝酸银以及二氧化氮气体，如硝酸浓度降低时可能生成NO，经B浓硫酸干燥后，在C中冷却，NO₂完全转化生成N₂O₄，D中气体通入氧气，如由NO，则可生成红综合的NO₂气体，最后用氢氧化钠溶液吸收尾气，防止污染空气，利用A装置中反应后的溶液加入硝酸银溶液，生成AgCl沉淀，经过滤、洗涤、干燥后称量可确定银的质量，进而可测得铜的质量分数，
（1）铜和浓硝酸反应生成二氧化氮，过程中随硝酸浓度变稀后铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体，反应的可能化学方程式为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（2）在低于0℃时几乎只有无色的N₂O₄晶体，则C可用于将NO₂转化为N₂O₄并与NO分离，故答案为：将NO₂转化为N₂O₄并与NO分离；
（3）A中的反应停止后，打开D中的活塞K₂再通入氧气，若反应中确有NO产生，一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮气体，
故答案为：出现红棕色气体；
（4）通入氮气是排除装置中的空气，避免生成的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮，从而干扰实验结论，
故答案为：排除装置中的空气，防止干扰验证性试验；
（5）铜银合金和硝酸全部反应生成铜盐和银盐，利用A装置中银离子和氯离子形成的氯化银沉淀称量，计算得到合金中铜的质量分数，则应先加入足量盐酸，然后将生成的沉淀进行过滤、洗涤、干燥、称量，
故答案为：盐酸；过滤；洗涤；干燥；称量．

点评：本题以银和硝酸反应为载体考查实验探究，明确NO和二氧化氮性质是解本题关键，再结合化学平衡分析解答，知道实验操作顺序，明确各个仪器的作用，题目难度中等．