Question

（14分）下图为某实验者设计的验证银圆（银和铜的合金）完全溶解于一定量的浓硝酸后生成NO₂气体中含有NO的实验装置图。常温时，NO₂与N₂O₄同时存在；在低于0℃时，几乎只有无色的N₂O₄的晶体存在。

（1）反应前先打开A中的活塞K₁，持续通一段时间N₂，其理由是            。
（2）若装置中缺B，其后果是                                             。
（3）反应结束后，打开D中的活塞K₂，并通入氧气，D瓶内气体由无色变为红棕色；若通入的是热氧气，则瓶内气体的颜色比以前更深，其原因是              。
（4）C装置的作用是                 ；E中a仪器所起的作用是             。
（5）已知该银圆的质量为25g，加入75mL 12mol·L^—1的浓硝酸。实验结束后，A中烧瓶内溶液中H⁺的浓度为2mol·L^—1（反应中HNO₃既无挥发也无分解），溶液体积仍为75mL。
①参加反应的硝酸的物质的量是                  。
②为测定该银圆中铜的质量分数，还需进行的主要实验操作是              。

Answer 1

（1）赶走装置中的空气，防止干扰实验。
（2）无法确认铜与硝酸反应是否生成了NO气体
（3）热的空气使平衡 2NO₂  N₂O₄向逆方向移动，导致颜色加深
(4)将NO₂ 和NO分开（或除去二氧化氮气体)   防倒吸
（5） 0、75mol 向反应后的溶液中加入足量的盐酸，过滤洗涤称量干燥沉淀的质量

试题分析：（1）由于装置中含有空气，而空气能把NO氧化生成NO₂，从而干扰实验的检验，所以这样操作的目的是赶走装置中的空气，防止干扰实验。
（2）由于生成的气体中含有水蒸气，而NO₂能和水反应生成NO，从而无法确认铜与硝酸反应是否生成了NO气体，所以不能缺少B装置。
（3）由于存在可逆反应2NO₂N₂O₄，由于该反应是放热反应，所以热的空气可以使平衡 2NO₂N₂O₄向逆方向移动，因此NO₂浓度增大，从而导致颜色加深。
(4)由于在低于0℃时，几乎只有无色的N₂O₄的晶体存在，所以C装置的目的是通过降温将NO₂ 和NO分开（或除去二氧化氮气体)。由于NO₂极易被氢氧化钠溶液吸收，如果直接插入会导致溶液的倒流，所以E中a仪器所起的作用是防倒吸。
（5）①硝酸的总的物质的量是0.9mol，剩余硝酸是0.15mol，所以参加反应的硝酸是0.9mol－0.15mol＝0.75mol。
②由于反应后金属生成了硝酸盐，所以要测定该银圆中铜的质量分数，还需要把金属阳离子变成沉淀，然后通过称量即可计算，所以正确的操作可以是向反应后的溶液中加入足量的盐酸，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀的质量。
点评：化学是一门以实验为基础的学科，所以有化学实验即科学探究之说法。化学实验主要以考察探究性实验和物质制备实验为主。这些探究性和制备性实验的试题，综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，要求学生必须认真审题，通过联系所学过的知识和技能，灵活运用并进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能作出正确的解答。