Question

10．（1）HNO₃与金属反应情况多种多样．为探究HNO₃性质，某兴趣小组作如下探究：用浓硝酸和水按照不同体积比配成不同浓度的硝酸溶液，各取10mL硝酸溶液分别与铜片反应，实验记录如下：

序号	浓硝酸与水的体积比	实 验 现 象
Ⅰ	1﹕1	反应速率快，溶液很快变成蓝色，铜丝表面有大量气泡冒出，气体呈红棕色
Ⅱ	1﹕3	反应速率较快，溶液变成蓝色，铜丝表面有大量气泡冒出，气体无色
Ⅲ	1﹕5	反应速率慢，微热后速率加快，溶液变成蓝色，铜丝表面有气泡冒出，气体无色

制备NO气体最适宜的是：实验Ⅱ，理由是：产物是NO，反应速率较快（不用加热）．
（2）兴趣小组以木炭和浓硝酸为起始原料，探究一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠．设计装置如下（忽略装置中空气的影响），请回答下列问题：

①组装好仪器后，必须进行的一项操作是：检查装置的气密性．
②推测B中可以观察到的主要现象是：铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝，产生无色气泡；C装置的作用是：除去NO中混有的CO₂．
③装置D中除生成NaNO₂外，还有另一种固态物质Y，Y的化学式是：NaOH．可以通过适当改进，不产生Y物质，请你提出改进方法：用装有碱石灰的干燥管代替C装置．
④E装置的实验目的是：尾气处理，防止有害气体对大气污染．

Answer 1

分析 （1）实验I气体呈红棕色为二氧化氮，实验Ⅱ、Ⅲ产生无色气体为NO，制备NO气体最适宜的方案应该是反应速率较快，制得的气体是一氧化氮的方案；
（2）以木炭和浓硝酸为起始原料，探究一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠，由图可知，组装好仪器后，先检查装置的气密性，A中发生C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，B中二氧化氮与水反应生成硝酸，然后Cu与硝酸反应生成一氧化氮，C中利用NaOH溶液吸收二氧化碳，在D中一氧化氮与过氧化钠反应生成亚硝酸钠，可能还发生水与过氧化钠的反应生成NaOH，X可用强氧化剂，如最后通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮防止污染空气，一氧化氮可被酸性KMnO₄溶液氧化硝酸；结合信息可知在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn²⁺，据氧化还原反应可知NO₂^-氧化生成NO₃^-，以此来解答．
①组装好仪器后，必须进行的一项操作是检查装置的气密性；
②B中二氧化氮与水反应生成硝酸，据此分析现象，C中利用NaOH溶液吸收二氧化碳；
③在D中一氧化氮与过氧化钠反应生成亚硝酸钠，可能还发生水与过氧化钠的反应生成NaOH，不产生NaOH，用装有碱石灰的干燥管代替C装置；
④X可用强氧化剂，如NO可被酸性KMnO₄溶液氧化为硝酸，通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余NO，生成硝酸，防止污染空气．

解答 解：（1）实验I气体呈红棕色为二氧化氮，实验Ⅱ、Ⅲ金属铜和硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮、水，方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，依据上表，实验Ⅱ的产物是NO，且反应速率较快（不用加热），所以制备NO气体最适宜的是实验Ⅱ，
故答案为：实验Ⅱ；产物是NO，反应速率较快（不用加热）；
（2）①组装好仪器后，为确保装置气密性良好，实验必须进行的一项操作是检查装置的气密性，
故答案为：检查装置的气密性；
②根据装置图可知，A中产生的NO₂在B中与水反应生成HNO₃和NO，其中HNO₃与铜反应，故铜片溶解，溶液变蓝，产生气泡；由于A中还产生了CO₂，故在通入D之前应先用氢氧化钠溶液将其除去NO中混有的CO₂；
故答案为：铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝，产生无色气泡；除去NO中混有的CO₂；
③由于NO通过氢氧化钠溶液进入D装置时会带入水蒸气，根据原子守恒可知，生成的固体物质应该还有NaOH；若要避免生成NaOH，应该除去水蒸气，则改进方法为用装有碱石灰的干燥管代替C装置，
故答案为：NaOH；用装有碱石灰的干燥管代替C装置；
④X可用强氧化剂，如NO可被酸性KMnO₄溶液氧化为硝酸，通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮，生成硝酸，防止污染空气，
故答案为：尾气处理，防止有害气体对大气污染．

点评 本题考查性质实验方案及实验装置的评价、探究一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠，把握装置的作用、气体的制备实验等为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意氮族元素化合物知识的综合应用，题目难度中等．