Question

14．某化學興趣小組欲設計使用如下裝置驗證：銅和一定量的濃硝酸反應有一氧化氮產(chǎn)生．（假設氣體體積均為標準狀況，導氣管中氣體體積忽略不計，且忽略反應中的溶液體積變化）

試回答下列問題：
（1）將銅粉分散在石棉絨中的原因是增大銅粉與氧氣的接觸面積，使反應迅速、充分．
（2）在銅和濃硝酸反應前，擠壓打氣球，經(jīng)A、B、C反應后，進入D中的氣體是N₂（填化學式），通入該氣體的目的是排出D中的空氣；進行此步操作時應關(guān)閉k₃，打開k₁、k₂ （填k₁、k₂或k₃）．
（3）若C裝置的硬質(zhì)玻璃管中出現(xiàn)堵塞，則B中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是錐形瓶中玻璃管內(nèi)液面上升．
（4）關(guān)閉k₁、k₂，打開k₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸．待Cu和濃硝酸反應結(jié)束后，再通過分液漏斗向D中加入CCl₄至滿．則D中一定發(fā)生反應的離子方程式為：Cu+2NO₃^-+4H⁺═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
（5）若E中出現(xiàn)倒吸，可采取的應急操作是向下調(diào)節(jié)量氣管（或及時關(guān)閉k₃）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)影響反應速率的因素分析，增大與氧氣接觸面積會使反應迅速；
（2）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮氣、二氧化碳、水蒸氣等，通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過濃硫酸除去水蒸氣；C裝置是反應掉空氣中的氧氣；D裝置是驗證銅和濃硝酸反應中可能產(chǎn)生一氧化氮氣體，必須保證不能含有氧氣，才能在后續(xù)試驗中通過測定氣體體積判斷一氧化氮氣體的存在，所以D中充滿氮氣體積為50ml；按照氣體流向進行開關(guān)的操作；
（3）若C裝置的硬質(zhì)玻璃管中出現(xiàn)堵塞，導致B中氣體壓強變大，則錐形瓶中玻璃管內(nèi)液面上升；
（4）D中發(fā)生的反應一定是銅和濃硝酸的反應生成二氧化氮氣體，同時可能硝酸變稀生成一氧化氮氣體；加入四氯化碳的目的是把生成的氣體全部排到E中吸收；
（5）根據(jù)裝置的特點和壓強關(guān)系進行分析判斷．

解答 解：（1）將銅粉分散在石棉絨中可以增大銅粉與氧氣的接觸面積，加快反應速率使反應更充分，故答案為：增大銅粉與氧接觸面積，使反應迅速、充分；
（2）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮氣、二氧化碳、水蒸氣等，通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過濃硫酸除去水蒸氣；C裝置是反應掉空氣中的氧氣，所以進入D裝置的氣體主要是氮氣，試管體積為50ml，進入的氮氣體積為50ml，通入氮氣目的是把試管中的空氣排凈，避免生成的一氧化氮氣體被氧氣氧化為二氧化氮，無法驗證銅和濃硝酸反應產(chǎn)物中 有一氧化氮氣體生成，依據(jù)氣體流向，開關(guān)操作是關(guān)閉K₃，打開K₁、K₂，讓氮氣把試管中的空氣趕凈，更好的利用后續(xù)試驗測定氣體體積和驗證一氧化氮氣體的生成，
故答案為：N₂；排出D中的空氣；K₃ ；K₁、K₂；
（3）若C裝置的硬質(zhì)玻璃管中出現(xiàn)堵塞，導致B中氣體壓強變大，則錐形瓶中玻璃管內(nèi)液面上升，故答案為：錐形瓶中玻璃管內(nèi)液面上升；
（4）關(guān)閉K₁、K₂，打開K₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸，一定發(fā)生的反應是銅和濃硝酸反應生成硝酸銅二氧化氮和水，可能發(fā)生的反應是濃硝酸變稀后和銅的反應生成硝酸銅一氧化氮和水；D中一定發(fā)生反應的離子方程式：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；通過分液漏斗向D中加入CCl₄至滿，因為氮氣和氮氧化物不溶于四氯化碳，是為了把氮氣和生成的氣體全部排入到E裝置吸收，故答案為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（5）DEF在關(guān)閉K₃后裝置是一套氣密性完好的裝置，若E中出現(xiàn)倒吸，可以調(diào)節(jié)F中量氣管的液體高度改變壓強，向下調(diào)節(jié)量氣管，使E中的壓強減少，防止液體進入E發(fā)生倒吸，或直接關(guān)閉K₃，不讓液體進入E裝置，故答案為：向下調(diào)節(jié)量氣管（或及時關(guān)閉K₃）．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案的設計，涉及硝酸的化學性質(zhì)應用，量氣管的正確使用方法，主要是分析裝置中的氣體流向和各裝置的作用，裝置圖中的隱含條件氣體體積的應用，酸堿反應的計算，題目較難，需要具備扎實的基礎知識和實驗基本操作技能．