Question

14．某化學(xué)興趣小組欲設(shè)計(jì)使用如下裝置驗(yàn)證：銅和一定量的濃硝酸反應(yīng)有一氧化氮產(chǎn)生．（假設(shè)氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況，導(dǎo)氣管中氣體體積忽略不計(jì)，且忽略反應(yīng)中的溶液體積變化）

試回答下列問(wèn)題：
（1）將銅粉分散在石棉絨中的原因是增大銅粉與氧氣的接觸面積，使反應(yīng)迅速、充分．
（2）在銅和濃硝酸反應(yīng)前，擠壓打氣球，經(jīng)A、B、C反應(yīng)后，進(jìn)入D中的氣體是N₂（填化學(xué)式），通入該氣體的目的是排出D中的空氣；進(jìn)行此步操作時(shí)應(yīng)關(guān)閉k₃，打開(kāi)k₁、k₂ （填k₁、k₂或k₃）．
（3）若C裝置的硬質(zhì)玻璃管中出現(xiàn)堵塞，則B中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是錐形瓶中玻璃管內(nèi)液面上升．
（4）關(guān)閉k₁、k₂，打開(kāi)k₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸．待Cu和濃硝酸反應(yīng)結(jié)束后，再通過(guò)分液漏斗向D中加入CCl₄至滿．則D中一定發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Cu+2NO₃^-+4H⁺═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
（5）若E中出現(xiàn)倒吸，可采取的應(yīng)急操作是向下調(diào)節(jié)量氣管（或及時(shí)關(guān)閉k₃）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析，增大與氧氣接觸面積會(huì)使反應(yīng)迅速；
（2）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮?dú)�、二氧化碳、水蒸氣等，通過(guò)氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣；C裝置是反應(yīng)掉空氣中的氧氣；D裝置是驗(yàn)證銅和濃硝酸反應(yīng)中可能產(chǎn)生一氧化氮?dú)怏w，必須保證不能含有氧氣，才能在后續(xù)試驗(yàn)中通過(guò)測(cè)定氣體體積判斷一氧化氮?dú)怏w的存在，所以D中充滿氮?dú)怏w積為50ml；按照氣體流向進(jìn)行開(kāi)關(guān)的操作；
（3）若C裝置的硬質(zhì)玻璃管中出現(xiàn)堵塞，導(dǎo)致B中氣體壓強(qiáng)變大，則錐形瓶中玻璃管內(nèi)液面上升；
（4）D中發(fā)生的反應(yīng)一定是銅和濃硝酸的反應(yīng)生成二氧化氮?dú)怏w，同時(shí)可能硝酸變稀生成一氧化氮?dú)怏w；加入四氯化碳的目的是把生成的氣體全部排到E中吸收；
（5）根據(jù)裝置的特點(diǎn)和壓強(qiáng)關(guān)系進(jìn)行分析判斷．

解答 解：（1）將銅粉分散在石棉絨中可以增大銅粉與氧氣的接觸面積，加快反應(yīng)速率使反應(yīng)更充分，故答案為：增大銅粉與氧接觸面積，使反應(yīng)迅速、充分；
（2）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮?dú)狻⒍�氧化碳、水蒸氣等，通過(guò)氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣；C裝置是反應(yīng)掉空氣中的氧氣，所以進(jìn)入D裝置的氣體主要是氮?dú)�，試管體積為50ml，進(jìn)入的氮?dú)怏w積為50ml，通入氮?dú)饽康氖前言嚬苤械目諝馀艃�，避免生成的一氧化氮�(dú)怏w被氧氣氧化為二氧化氮，無(wú)法驗(yàn)證銅和濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)物中 有一氧化氮?dú)怏w生成，依據(jù)氣體流向，開(kāi)關(guān)操作是關(guān)閉K₃，打開(kāi)K₁、K₂，讓氮?dú)獍言嚬苤械目諝廒s凈，更好的利用后續(xù)試驗(yàn)測(cè)定氣體體積和驗(yàn)證一氧化氮?dú)怏w的生成，
故答案為：N₂；排出D中的空氣；K₃ ；K₁、K₂；
（3）若C裝置的硬質(zhì)玻璃管中出現(xiàn)堵塞，導(dǎo)致B中氣體壓強(qiáng)變大，則錐形瓶中玻璃管內(nèi)液面上升，故答案為：錐形瓶中玻璃管內(nèi)液面上升；
（4）關(guān)閉K₁、K₂，打開(kāi)K₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸，一定發(fā)生的反應(yīng)是銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅二氧化氮和水，可能發(fā)生的反應(yīng)是濃硝酸變稀后和銅的反應(yīng)生成硝酸銅一氧化氮和水；D中一定發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；通過(guò)分液漏斗向D中加入CCl₄至滿，因?yàn)榈獨(dú)夂偷�氧化物不溶于四氯化碳，是為了把氮�(dú)夂蜕�成的氣體全部排入到E裝置吸收，故答案為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（5）DEF在關(guān)閉K₃后裝置是一套氣密性完好的裝置，若E中出現(xiàn)倒吸，可以調(diào)節(jié)F中量氣管的液體高度改變壓強(qiáng)，向下調(diào)節(jié)量氣管，使E中的壓強(qiáng)減少，防止液體進(jìn)入E發(fā)生倒吸，或直接關(guān)閉K₃，不讓液體進(jìn)入E裝置，故答案為：向下調(diào)節(jié)量氣管（或及時(shí)關(guān)閉K₃）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及硝酸的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)用，量氣管的正確使用方法，主要是分析裝置中的氣體流向和各裝置的作用，裝置圖中的隱含條件氣體體積的應(yīng)用，酸堿反應(yīng)的計(jì)算，題目較難，需要具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)基本操作技能．