Question

某学习小组设计了如图装置进行浓、稀硝酸分别与NO反应的实验，以探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱（夹持仪器已略去）．
还可选用的药品：浓硝酸、3mol?L^-1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、足量氢氧化钠溶液
已知：
①浓硝酸能将NO氧化成NO₂，而稀硝酸不能氧化NO．由此可得出浓硝酸的氧化性强于稀硝酸的结论．
②氢氧化钠溶液不与NO反应，但能与NO₂发生反应，生成NaNO₃与NaNO₂
（1）加药品时，若已知③中装的是稀硝酸，为了达到探究目的，并避免实验过程有害气体排放到空气中，则还应在装置②、④、⑥中依次加入的药品是

水

、

浓硝酸

、

氢氧化钠溶液

．
（2）滴加浓硝酸之前，应打开弹簧夹a，通入N₂一段时间，目的是

赶净装置中的空气，使整个装置充满氮气，防止装置②中反应生成的NO被空气氧化

．关闭弹簧夹a后，还应进行的操作是

将装置⑤中的导管末端伸入倒置的烧瓶内

，然后再打开弹簧夹b，滴加浓硝酸．
（3）写出装置①中发生反应的化学方程式

Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O

．
（4）装置②的作用是

将NO₂转化为NO

．装置⑥的作用是

2NO₂+2OH^-=NO₃^-+NO₂^-+H₂O

（用离子方程式表示）．
（5）该小组得出探究结论所依据的实验现象是

装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色

．
（6）实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色．甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体．同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确．这些方案中可行的是（选填序号字母）

acd

．
a．加热该绿色溶液，观察颜色变化
b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化
c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化．

Answer 1

分析：（1）结合实验目，根据装置特点分析各装置的作用，再根据物质的性质的判断；
（2）装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰；NO有毒会污染大气，装置⑤是收集NO，据此判断操作．
（3）Cu与浓HNO₃反应生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O．
（4）根据实验目的及装置图可知，装置②产生NO，；由信息可知，氢氧化钠溶液与NO₂发生反应生成NaNO₃与NaNO₂．
 （5）根据对比实验与性质判断装置③、④的实验现象．
（6）根据是否改变溶液中硝酸铜的质量分数或溶解气体的浓度判断．

解答：解：（1）根据装置特点和实验目的，装置②产生NO，二氧化氮与水反应生成NO，故装置②中盛放水，装置④检验浓硝酸能将NO氧化成NO₂，故装置④中盛放浓硝酸，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂防止污染大气．
故答案为：水、浓硝酸、氢氧化钠溶液；
（2）由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO₃之前需要通入一段时间N₂赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出．
故答案为：赶净装置中的空气，使整个装置充满氮气，防止装置②中反应生成的NO被空气氧化；将装置⑤中的导管末端伸入倒置的烧瓶内；
（3）Cu与浓HNO₃反应生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O，反应方程式为Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（4）装置②中盛放H₂O，使NO₂与H₂O反应3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成NO；装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂防止污染大气，NaOH溶液与NO₂反应生成NaNO₃与NaNO₂，反应离子方程式为2NO₂+2OH^-=NO₃^-+NO₂^-+H₂O．
故答案为：将NO₂转化为NO； 2NO₂+2OH^-=NO₃^-+NO₂^-+H₂O；
 （5）NO通过稀HNO₃溶液后，若无红棕色NO₂产生，说明稀HNO₃不能氧化NO，所以盛放稀HNO₃装置的液面上方没有颜色变化即可说明之．装置④中盛放的是浓HNO₃，若浓HNO₃能氧化NO则装置④液面的上方会产生红棕色气体．
故答案为：装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色；
（6）要证明是Cu（NO₃）₂浓度过低或是溶解了NO₂导致装置①中溶液呈绿色，一是可设计将溶解的NO₂赶走，再观察颜色变化，a、c方案符合；二是增加溶液中Cu（NO₃）₂溶液的浓度，观察反应后的颜色变化，d方案符合．
故选：a c d．

点评：本题主要考查HNO₃的性质、属物质验证性实验设计，利用对比的方法判断硝酸的性质．物质验证性实验方案的设计如下：结合已知的物质具有的性质，选择合适的试剂，设计具体实验方案验证物质是否具有该性质．对有毒气体要设计尾气处理装置，防止污染环境．