Question

6．某研究性学习小组，用下列仪器、药品验证合金（由Cu、Fe、Zn三种物质组成）和适量浓硝酸反应产生的气体中含NO （N₂和O₂的用量可自由控制，气体沸点：NO₂  21℃；NO-152℃）

（1）在图2中选择恰当的仪器将图1补充完整，所选择仪器的连接顺序（按左→右连接，填各仪器编号）为E→D→F
（2）反应前先通入N₂目的是排尽装置中的空气，防止NO被氧化
（3）确认气体中含NO的操作及现象是D中烧瓶内通入O₂后，无色气体变成红棕色
（4）如果O₂过量，则装置F中发生反应的化学方程式为：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃
（5）本题中，浓硝酸（含溶质amol）完全反应，还原产物只有NO和NO₂，被还原硝酸的物质的量n的取值范围为$\frac{a}{4}$mol＜n＜$\frac{a}{2}$mol．

Answer 1

分析 （1）金属与浓硝酸反应会生成二氧化氮，要验证NO的生成，则先冷却使二氧化氮与NO分离，再与氧气反应，最后要加尾气处理装置；
（2）根据NO易被氧化来分析；
（3）根据装置D中的反应来分析现象；
（4）氧气过量，则4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（5）利用硝酸与金属的化学反应方程式及极限法来分析．

解答 解：（1）因属与浓硝酸反应会生成二氧化氮，要验证NO的生成，则先冷却使二氧化氮与NO分离，则选择E装置，验证NO的存在，利用其与氧气反应生成红棕色气体，则选择D装置，氮的氧化物对环境有污染，不能排放在环境中，应利用碱处理尾气，则选择F装置，所选择仪器的连接顺序为E→D→F，
故答案为：E→D→F；
（2）因NO易被氧化，若装置中存在氧气则不能说明NO的存在，所以反应前先通入N₂目的是排尽装置中的空气，防止NO被氧化，故答案为：排尽装置中的空气，防止NO被氧化；
（3）因NO与氧气反应生成二氧化氮，则观察到D中烧瓶内通入O₂后，无色气体变成红棕色，
故答案为：D中烧瓶内通入O₂后，无色气体变成红棕色；
（4）因氧气过量发生4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，硝酸与碱反应生成硝酸钠，整个过程的化学反应为4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃，
故答案为：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃；
（5）由M+4HNO₃═M（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O，只生成二氧化氮时，被还原硝酸的物质的量n为$\frac{a}{2}$mol，
由3M+8HNO₃═3M（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，只生成一氧化氮，被还原硝酸的物质的量n为$\frac{a}{4}$mol，
以上两个反应都发生，则被还原硝酸的物质的量$\frac{a}{4}$mol＜n＜$\frac{a}{2}$mol，故答案为：$\frac{a}{4}$mol＜n＜$\frac{a}{2}$mol．

点评 本题考查金属与硝酸的反应，明确装置的作用、物质的性质、温度对化学平衡的影响、极限法分析等即可解答，难度稍大．