Question

為了研究銅與硝酸的反應，化學興趣小組設計了如下實驗裝置，其中a、b、c是活塞。

（1）裝藥品前，按圖裝置連接后，如何檢驗氣密性？                                              （2）按圖裝藥品后，如果開啟 a 和 c ，關(guān)閉b ，則Ⅱ中的現(xiàn)象是                          ；若要使Ⅱ里的氣體始終保持無色，應該怎樣操作？                                         。

（3）如果將Ⅰ管中的稀硝酸換成濃硝酸，開啟 a 和 c ，關(guān)閉 b ，過一會觀察，可以看到Ⅱ里沒入水中的導管有氣泡冒出，導管內(nèi)氣體呈紅棕色，液面上方氣體為無色，試用文字及方程式解釋這一現(xiàn)象        。

（4）在實驗（2）中，如果裝置Ⅰ、Ⅱ里液面上空間的總體積為Vml，空氣中氧氣的體積分數(shù)為 21%，實驗在標準狀況下進行，全部氧氣通過反應轉(zhuǎn)化為硝酸；實驗開始時加入的銅為mg，實驗完畢后剩余銅ng，Ⅱ中所得溶液的體積也為Vml（不考慮裝置外空氣的可能進入）。則Ⅱ中所得溶液的物質(zhì)的量濃度是                  。

Answer 1

（1）方法一：開a、b、c，在兩邊的長頸漏斗中加水浸沒端口，然后關(guān)c，繼續(xù)加水，在長頸漏斗的頸部保留一段水柱，觀察水柱液面，如果液面不下降，則氣密性好。

方法二：開a、c，關(guān)b，在I中加水浸沒長頸漏斗的端口，然后關(guān)c，繼續(xù)加水，在長頸漏斗的頸部保留一段水柱，觀察水柱液面，如果液面不下降，則氣密性好；開b、c關(guān)a，同以上操作檢查裝置III的氣密性。（2）導管口有氣泡冒出，液面上氣體轉(zhuǎn)化為紅棕色；關(guān)a開b、c，經(jīng)過一定的時間，待II中的空氣全部排出后，關(guān)b開a、c。

（3）紅棕色的NO₂與水反應生成無色的NO氣體。3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO 

（4）0.0125mol/L

解析:

本題的原形是高二教材中銅與稀硝酸、濃硝酸反應的實驗，是一個定性的研究型實驗題，將類似于啟普發(fā)生器的兩個簡易裝置合并在一起，利用啟普發(fā)生器原理讓一種氣體先產(chǎn)生，一種氣體后產(chǎn)生，原滿的解決了排盡裝置中空氣清楚觀察到銅與稀硝酸反應的產(chǎn)物——無色NO₂氣體的問題。同時考查了裝置氣密性的檢查、實驗基本操作及尾氣的處理，并融入了有關(guān)計算，是一道綜合性很強的實驗設計題。該題設置一個新型裝置考查NO、NO₂的性質(zhì)，巧妙地將兩種氣體（NO、CO₂）的生成裝置融合在一起，并將綠色化學的思想融合在試題中。（1）裝置的氣密性的檢查：常用液壓法進行；（2）開啟 a 和 c ，關(guān)閉b   銅與稀硝酸反應生成NO，由于裝置中有空氣，則馬上轉(zhuǎn)變成NO₂。導管口有氣泡冒出液面上氣體轉(zhuǎn)化為紅棕色。使Ⅱ里的氣體始終保持無色，操作為先關(guān)閉a開啟b和c，經(jīng)過一段時間用碳酸鈣與鹽酸反應產(chǎn)生的二氧化碳氣趕走裝置內(nèi)的空氣，再關(guān)閉b開啟a和c。（3）導管內(nèi)氣體呈紅棕色，液面上方氣體為無色即3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO

（4）