Question

某研究性学习小组，用浓硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸馏水、氢氧化钠溶液及二氧化碳等药品，按下图装置进行试验（夹持仪器已略去），探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱．实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO₂，而稀硝酸不能氧化NO，由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸．

（1）装置①中发生反应的化学方程式是______．
（2）装置②的药品是水，则发生反应的化学方程式是______．
（3）装置③中盛放3mo/L稀硝酸、装置④中盛放浓硝酸，则装置④的液面上面可观察到______；装置⑥中盛放氢氧化钠溶液，其作用是______．
（4）检验装置的气密性后，加入药品．在装置①滴加浓硝酸之前，需打开弹簧夹，通入CO₂一段时间，再关闭弹簧夹，该操作目的是______．
（5）试验结束后，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3个试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）
a．加热该绿色溶液，观察颜色变化
b．加水稀释绿色溶液，观察颜色变化
c．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

解：（1）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；
（2）二氧化氮与水反应生成硝酸与NO，反应方程式为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（3）进入装置④的气体为NO，浓硝酸能将NO氧化成NO₂，装置④液面的上方会产生红棕色气体，
由装置④出来的尾气中含有NO、NO₂，NO、NO₂都是有毒气体，直接排放为污染空气，故装置⑥中盛放氢氧化钠溶液吸收NO、NO₂，防止污染大气，
故答案为：液面的上方会产生红棕色气体； 吸收尾气中的NO、NO₂，防止污染大气；
（4）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CO₂赶走装置中的空气，
故答案为：赶净装置中的空气，使整个装置充满CO₂，防止装置②中反应生成的NO被空气氧化；
（5）要证明是Cu（NO₃）₂浓度过高或是溶解了NO₂导致装置①中溶液呈绿色，一是可设计将溶解的NO₂赶走或向硝酸铜溶液中通入二氧化氮，再观察颜色变化，a、c方案符合；二是降低溶液中Cu（NO₃）₂溶液的浓度，观察颜色变化，d方案符合．
a．加热可以降低NO₂溶解度，通过观察颜色变化可以判断，故a正确；
b．加水稀释，硝酸铜难度降低，二氧化氮反应，无法判断，故b错误；
c．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，增大溶液中NO₂浓度，通过观察颜色变化可以判断，故c正确；
故选ac．
分析：（1）铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮与水；
（2）进入装置②中的气体为二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸与NO；
（3）进入装置④的气体为NO，浓硝酸能将NO氧化成NO₂，由装置④出来的尾气中含有NO、NO₂，NO、NO₂都是有毒气体，直接排放为污染空气；
（4）装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰；
（5）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．
点评：本题主要考查HNO₃的性质、物质验证性实验设计，利用对比的方法判断硝酸的性质，题目难度中等，是对基础知识与学生综合能力的考查，理解原理与各装置作用是解题的关键．