某化学兴趣小组设计了如下实验装置，欲探究铜和浓硝酸的反应是否有一氧化氮产生，如果有，什么浓度的硝酸就会产生NO(假设硝酸和铜的反应产物只可能产生NO或NO2，题中所涉

Question

某化学兴趣小组设计了如下实验装置，欲探究铜和浓硝酸的反应是否有一氧化氮产生，如果有，什么浓度的硝酸就会产生NO(假设硝酸和铜的反应产物只可能产生NO或NO ₂ ，题中所涉气体体积均为标准状况下的数据，且忽略反应中溶液体积的变化)。

试回答下列问题:

(1)C装置中将铜粉分散在石棉绒中的原因是：______________________________；

  B装置的作用为_______________________________________。

(2)在铜和浓硝酸反应前，挤压打气球鼓入空气，经A、B、C反应后，进人D中的气体主要是(填化学式)，通入该气体的目的是______________________________；进行此步操作时应关闭，打开______(填k ₁ k ₂ 或k ₃ )。

(3)关闭k ₁ k ₂ ，打开k ₃ ，由分液漏斗向装有一定量铜片的D中滴加14 mol/L浓硝酸10. 00 mL。待Cu和浓硝酸反应结束后，再通过分液漏斗向D中加入CCl ₄ 至满。你认为这么操作的目的是______________。

(4)若E中出现倒吸，可采取的应急操作是____________________________。

(5)从E装置所得溶液中取出25. 00 mL，加2-3滴酚酞试液，用0. 1000 mol/L的NaOH溶液滴定，当滴定达到终点时消耗NaOH溶液50. 00 mL；若实验结束后冷却到常温，准确测得F装置实验前后量气管的读数差值为386. 00 mL。从上述所得数据进行计算、分析，试判断_____________(“能”或“不能”)完成实验的探究目的;上述铜与浓硝酸反应中铜片____________(填‘过足”、“不足”或“恰好”)。

Answer 1

【知识点】 硝酸的化学性质  实验综合 D4  J5

【答案解析】 (1)铜粉分散在石棉绒中，能增大与空气的接触面积，有利于除去空气中的氧气(2分)

  既能干燥气体防止加热时仪器炸裂，同时直立于水面F的玻璃管平衡内外气压，能显示实验过程是否存在堵塞，防止发生危险(2分)

  (2)N ₂ (1分)赶走装置中的空气(氧气)，防止可能生成的NO与O ₂ 反应而影响实验结论(2分)

  k ₃    k ₁ 、k ₂ （共2分，2空全队才得分）

  (3)将反应产生的全部气体赶出。使其与E中水完全反应(2分)

  (4)及时的关闭k ₃ (或将F 中的量气管向下移动，但不能让其中的水溢出)(1分)

  (5)能(1分)    不足(1分)

  解析 ： （1）将铜粉分散在石棉绒中可以增大铜粉与氧气的接触面积，加快反应速率， 有利于除去空气中的氧气 ； B装置的作用为既能干燥气体防止加热时仪器炸裂，同时直立于水面F的玻璃管平衡内外气压，能显示实验过程是否存在堵塞，防止发生危险；
（2）气球中的空气成分主要是氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气等，通过氢氧化钠溶液除去二氧化碳，通过浓硫酸除去水蒸气；C装置是反应掉空气中的氧气，所以进入D装置的气体主要是氮气；

通入氮气目的是把试管中的空气排净，避免生成的一氧化氮气体被氧气氧化为二氧化氮，无法验证铜和浓硝酸反应产物中有一氧化氮气体生成；

依据气体流向，开关操作是关闭K ₃ ，打开K ₁ 、K ₂ ，让氮气把试管中的空气赶净；
（3）关闭K ₁ 、K ₂ ，打开K ₃ ，由分液漏斗向D中滴加浓硝酸， Cu和浓硝酸反应结束后， 通过分液漏斗向D中加入CCl ₄ 至满，因为氮气和氮氧化物不溶于四氯化碳，是为了把氮气和生成的气体全部排入到E装置吸收；
（4）若E中出现倒吸，可以调节F中量气管的液体高度改变压强，向下调节量气管，使E中的压强减少，防止液体进入E发生倒吸，或直接关闭K ₃ ，不让液体进入E装置，；
（5）E装置所得溶液为100ml，取出25.00mL，用0.1000mol•L ^-1 的NaOH溶液滴定，当滴定完成后消耗NaOH溶液50.00mL，设硝酸浓度为C，则25.00mL×C=50.00mL×0.1000mol•L ^-1 ，C=0.20mol/L，E装置中生成的硝酸溶液体积为100ml，浓度为0.20mol/L，所以生成硝酸物质的量为0.02mol，根据化学方程式3NO ₂ +H ₂ O=2HNO ₃ +NO，生成的一氧化氮气体物质的量为0.01mol，在标准状况下的体积=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224ml，加上原来试管中的氮气50ml，共计274ml，小于题干中实验测得的气体体积386.00ml．说明铜和浓硝酸反应的过程中生成二氧化氮气体同时也生成了一氧化氮气体，而实验目的是 探究铜和浓硝酸的反应是否有一氧化氮产生，所以能完成实验的探究目的。

根据分析铜和浓硝酸反应涉及：Cu+4HNO ₃ =Cu(NO ₃ ) ₂ +2NO ₂ +2H ₂ O   3Cu+8HNO ₃ =Cu(NO ₃ ) ₂ +NO+H ₂ O，利用两种气体计算消耗的硝酸总物质的量为： ，实验加入硝酸的物质的量为 ，所以硝酸未完全反应，说明加的铜片不足。

【思路点拨】 本题考查了 硝酸的化学性质应用，量气管的正确使用方法，关键是理解整套装置的目的是检验铜和浓硝酸反应过程中是否有一氧化氮气体的生成，需要保证装置中不含有氧气，计算部分较繁琐。