Question

（2010?丰台区二模）为探究如何尽可能多的使NO₂被水吸收，某活动小组设计并完成了以下实验．

（1）活动小组同学利用铜与浓硝酸反应制取NO₂、过氧化氢溶液与MnO₂制取O₂．
①根据反应原理他们选用了相同的装置

图2

（填“图 1”或“图 2”）分别制取NO₂ 和O₂．
②写出铜与浓硝酸反应的离子方程式

Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O

．
③过氧化氢溶液与MnO₂制取O₂时，MnO₂的作用是

催化剂

．
④收集NO₂可采用的收集方法是

瓶口向上排空气法

．
（2）活动小组的同学做了如下准备：用气囊收集好纯净的O₂；收集了一试管NO₂；用干燥的烧瓶收集了一定比例的NO₂和O₂混合气体．
①为了尽可能多的使NO₂被水吸收，并达到较好的实验效果，利用图3吸收气体时，用气囊通入O₂与直接利用制气装置制取并通入O₂相比，其优点是

有利于控制氧气气流的速度（控制氧气的量）

．
②利用图4吸收气体时，其操作和现象为

将胶头滴管中的水挤压进烧瓶，然后打开止水夹，可以看到烧杯中的水进入烧瓶形成喷泉

．
③NO₂、O₂、H₂O反应的产物为硝酸，反应中NO₂和O₂物质的量之比a：b=

4：1

；标准状况下，若图4中混合气体NO₂和O₂比例为a：b，当混合气体全部被吸收时所得溶液物质的量浓度为

0.036

mol/L（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）①根据反应物状态和反应条件选取实验发生装置．
②铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、水和二氧化氮．
③二氧化锰能加快双氧水的分解速率．
（2）①根据氧气的量是否能控制分析．
②加入少量水，利用气体的溶解性做喷泉实验．
③根据氧化还原反应中得失电子相等配平方程式，根据方程式计算二氧化氮和氧气的物质的量之比；先根据二氧化氮和氧气的关系计算生成硝酸的物质的量，再根据物质的量浓度公式计算溶液的浓度．

解答：解：（1）实验室用铜和浓硝酸制取二氧化氮，用双氧水和二氧化锰制取氧气，它们都是运用固体和液体混合不加热来制取气体，故选图2．
 ②铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、水和二氧化氮，离子方程式为Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
故答案为：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
③二氧化锰能加快双氧水的分解，且二氧化锰的质量和性质都不变，所以作催化剂．
故答案为：催化剂．
④二氧化氮易和水反应，所以不能用排水集气法收集，二氧化氮的密度大于空气的密度，可以采用瓶口向上排空气法收集．
故答案为：瓶口向上排空气法．
（2）①可以根据气泡来判断氧气的流速，从而控制氧气的量．
故答案为：有利于控制氧气气流的速度（控制氧气的量）．
②将胶头滴管中的水挤压进烧瓶，烧瓶内气体和水反应导致气体压强减小，外界大气压不变，然后打开止水夹，水会进入烧瓶，所以可以看到烧杯中的水进入烧瓶形成喷泉．
故答案为：将胶头滴管中的水挤压进烧瓶，然后打开止水夹，可以看到烧杯中的水进入烧瓶形成喷泉．
③二氧化氮和氧气、水反应生成硝酸，反应方程式为4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，通过方程式知，二氧化氮和氧气的物质的量之比是4：1；
设烧瓶的体积为V，混合气体NO₂和O₂比例为a：b，通过题意知，二氧化氮和氧气完全被吸收，说明二氧化氮和氧气恰好反应，物质的量之比为4：1，根据氮原子守恒知，n（HNO₃）=n（NO₂）=

4 5 V

Vm

mol，气体完全被吸收，所以溶液的体积等于烧瓶的体积V，硝酸的物质的量浓度=

4 5 V Vm

V

=

4 5

22.4L/mol

=0.036mol/L．
故答案为：4：1；0.036．

点评：本题考查了二氧化氮的制取、性质，难度不大，注意喷泉实验的原理和操作步骤，明确只要气体极易溶于这种溶液就能形成喷泉，并非只有氨气和氯化氢才能形成喷泉实验．