Question

【題目】某實驗小組收集“銅與濃硝酸反應(yīng)”生成的氣體進(jìn)行探究。試回答下列問題

(1)下圖是“銅與濃硝酸反應(yīng)”的實驗裝置

①指出裝置中的錯誤_________________________。

②裝置改進(jìn)后，為了使生成的氣體充滿燒瓶，實驗時先關(guān)閉彈簧夾_______，再打開彈簧夾________。

③當(dāng)氣體充滿燒瓶后，___________________________，即可使反應(yīng)停止。

(2)當(dāng)燒瓶中充滿紅棕色的氣體時停止實驗，取下燒瓶，塞好橡皮塞。

①把燒瓶倒扣在裝水的水槽中并打開燒瓶的橡皮塞，燒瓶中水面上升，根據(jù)化學(xué)方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO計算燒瓶中溶液的濃度是______mol/L(假設(shè)溶質(zhì)未擴散到水槽，且當(dāng)時條件下氣體的摩爾體積為25L/mol)

②把燒瓶倒扣在裝水的水槽中并打開燒瓶的橡皮塞，實驗時發(fā)現(xiàn)燒瓶中液面上升幾乎充滿了整個燒瓶，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是收集的NO2中含有__________。

A.NO B.N2O4 C.O2 D.空氣

③小組同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，NO2溶于水時能生成硝酸和亞硝酸：2NO2+H2O=HNO3+HNO2，為了證明這是造成剩余氣體少的主要原因，小組同學(xué)把燒瓶中的溶液滴加高錳酸鉀溶液，發(fā)現(xiàn)高錳酸鉀溶液褪色，寫出高錳酸鉀溶液褪色的離子方程式____________________________。

(3)HNO2是一種不穩(wěn)定易分解的弱酸：Ⅰ.2HNO2=NO↑+NO2↑+H2O，Ⅱ.3HNO2=HNO3+2NO↑+H2O。為了探究不同溫度、濃度下亞硝酸的分解產(chǎn)物，小組同學(xué)進(jìn)行如下實驗：

第一步：配制1mol/LNaNO2溶液100mL(標(biāo)為溶液A)。

第二步：取溶液A分別加水稀釋為0.5mol/L、0.2mol/L、0.1mol/L的溶液，依次標(biāo)為溶液B、C、D。

第三步：分別取兩滴管溶液A~D溶液于試管中，塞上橡皮塞后置于不同溫度的水中加熱5min，再加入一滴管10mol/LH2SO4溶液并立即塞緊橡皮塞，觀察生成氣體的顏色

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無色

水浴溫度/℃	A	B	C	D
沸水浴	紅棕色	紅棕色	紅棕色	紅棕色
80-70	紅棕色	紅棕色	紅棕色	無色
50-40	紅棕色	僅液面上紅棕色	無色	無色
20-10	僅液面上紅棕色	無色	無色

①第一步實驗要用到玻璃儀器有：燒杯、100mL容量瓶、玻璃棒和___________。

②用NaNO2溶液加硫酸而不直接用HNO2溶液的原因是______________。

③通過實驗現(xiàn)象得出結(jié)論：____________條件下，亞硝酸按反應(yīng)Ⅰ發(fā)生分解。

Answer 1

【答案】燒瓶中的導(dǎo)管短進(jìn)長出 c a和b 將銅絲提起與溶液脫離 0.04 C 5HNO2+2MnO4-+H+==5NO3-+2Mn2++3H2O 膠頭滴管 HNO2不穩(wěn)定，易分解 濃度大，溫度高時

【解析】

(1) ①二氧化氮的密度大于空氣，裝置中燒瓶中的導(dǎo)管短進(jìn)長出，無法收集到氣體；

②若要讓NO2充滿燒瓶，需要關(guān)閉彈簧夾c、打開彈簧夾a和b；

③當(dāng)氣體充滿燒瓶后，將銅絲提起與溶液脫離，即可使反應(yīng)停止；

(2) ①根據(jù)化學(xué)方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO，設(shè)二氧化氮的體積為VL，則物質(zhì)的量為，生成的HNO3為0.04Vmol×，所得溶液的體積為VL，故燒瓶中溶液的濃度是=0.04mol/L；

②A.NO不溶于水，不能使燒瓶中液面上升到幾乎充滿整個燒瓶，選項A錯誤；

B.N2O4與二氧化氮一樣均能與水反應(yīng)生成不溶于水的一氧化氮，不能使燒瓶中液面上升到幾乎充滿整個燒瓶，選項B錯誤；

C.二氧化氮與水反應(yīng)生成的一氧化氮又與O2反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成NO，最后可完全轉(zhuǎn)化為硝酸，能使燒瓶中液面上升到幾乎充滿整個燒瓶，選項C正確；

D.空氣中的氮氣不溶于水，不能使燒瓶中液面上升到幾乎充滿整個燒瓶，選項D錯誤；

答案選C；

③高錳酸鉀溶液酸性條件下被亞硝酸還原而褪色，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理可得反應(yīng)的離子方程式為5HNO2+2MnO4-+H+=5NO3-+2Mn2++3H2O；

(3)①第一步實驗為配制1mol/LNaNO2溶液100mL，要用到玻璃儀器有：燒杯、100mL容量瓶、玻璃棒和膠頭滴管；

②用NaNO2溶液加硫酸而不直接用HNO2溶液的原因是HNO2不穩(wěn)定，易分解；

③通過實驗現(xiàn)象得出結(jié)論：濃度大，溫度高時，亞硝酸按反應(yīng)Ⅰ發(fā)生分解生成紅棕色的NO2。