Question

为了研究铜与硝酸的反应，化学兴趣小组设计了如下实验装置，其中a、b、c是活塞。

（1）装药品前，按图装置连接后，如何检验气密性？                                              （2）按图装药品后，如果开启 a 和 c ，关闭b ，则Ⅱ中的现象是                          ；若要使Ⅱ里的气体始终保持无色，应该怎样操作？                                         。

（3）如果将Ⅰ管中的稀硝酸换成浓硝酸，开启 a 和 c ，关闭 b ，过一会观察，可以看到Ⅱ里没入水中的导管有气泡冒出，导管内气体呈红棕色，液面上方气体为无色，试用文字及方程式解释这一现象        。

（4）在实验（2）中，如果装置Ⅰ、Ⅱ里液面上空间的总体积为Vml，空气中氧气的体积分数为 21%，实验在标准状况下进行，全部氧气通过反应转化为硝酸；实验开始时加入的铜为mg，实验完毕后剩余铜ng，Ⅱ中所得溶液的体积也为Vml（不考虑装置外空气的可能进入）。则Ⅱ中所得溶液的物质的量浓度是                  。

Answer 1

（1）方法一：开a、b、c，在两边的长颈漏斗中加水浸没端口，然后关c，继续加水，在长颈漏斗的颈部保留一段水柱，观察水柱液面，如果液面不下降，则气密性好。

方法二：开a、c，关b，在I中加水浸没长颈漏斗的端口，然后关c，继续加水，在长颈漏斗的颈部保留一段水柱，观察水柱液面，如果液面不下降，则气密性好；开b、c关a，同以上操作检查装置III的气密性。（2）导管口有气泡冒出，液面上气体转化为红棕色；关a开b、c，经过一定的时间，待II中的空气全部排出后，关b开a、c。

（3）红棕色的NO₂与水反应生成无色的NO气体。3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO 

（4）0.0125mol/L

解析:

本题的原形是高二教材中铜与稀硝酸、浓硝酸反应的实验，是一个定性的研究型实验题，将类似于启普发生器的两个简易装置合并在一起，利用启普发生器原理让一种气体先产生，一种气体后产生，原满的解决了排尽装置中空气清楚观察到铜与稀硝酸反应的产物——无色NO₂气体的问题。同时考查了装置气密性的检查、实验基本操作及尾气的处理，并融入了有关计算，是一道综合性很强的实验设计题。该题设置一个新型装置考查NO、NO₂的性质，巧妙地将两种气体（NO、CO₂）的生成装置融合在一起，并将绿色化学的思想融合在试题中。（1）装置的气密性的检查：常用液压法进行；（2）开启 a 和 c ，关闭b   铜与稀硝酸反应生成NO，由于装置中有空气，则马上转变成NO₂。导管口有气泡冒出液面上气体转化为红棕色。使Ⅱ里的气体始终保持无色，操作为先关闭a开启b和c，经过一段时间用碳酸钙与盐酸反应产生的二氧化碳气赶走装置内的空气，再关闭b开启a和c。（3）导管内气体呈红棕色，液面上方气体为无色即3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO

（4）