Question

20．某活動(dòng)小組利用如圖裝置驗(yàn)證NO的還原性及探究工業(yè)生產(chǎn)硝酸的原理．
（1）如何檢查該裝置氣密性關(guān)閉K₁、K₂，打開(kāi)K₃，從滴定管上口加水，沒(méi)過(guò)廣口瓶①中長(zhǎng)導(dǎo)管口，繼續(xù)加水，使廣口瓶①中長(zhǎng)導(dǎo)管內(nèi)外出現(xiàn)一段液柱，停止加水，靜置一段時(shí)間后，若這段液柱不變，說(shuō)明裝置氣密性好，反之，說(shuō)明裝置氣密性不好．
（2）從導(dǎo)管a通入一定量的NO并準(zhǔn)確測(cè)定通入NO的體積的主要操作：通入NO前，向廣口瓶①中加入水，讓水充滿廣口瓶①，且調(diào)節(jié)滴定管中液面與①相平并記錄滴定管的刻度．關(guān)閉K₂、打開(kāi)K₁、K₃，通入一定量的NO后，調(diào)整滴定管液面與①中液面相平，再次讀取滴定管的刻度；計(jì)算出通入的NO的體積為V mL（V＜50 mL）．
（3）驗(yàn)證NO的還原性；探究工業(yè)生產(chǎn)硝酸的原理
①停止通入NO后關(guān)閉K₁、K₃，打開(kāi)K₂，從導(dǎo)管b緩緩?fù)ㄈ隣₂，寫(xiě)出通入O₂過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式2NO+O₂=2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
②繼續(xù)通入O₂，打開(kāi)K₃并及時(shí)調(diào)整滴定管③液面與廣口瓶①中液面相平，直至廣口瓶①中剛好充滿液體．
Ⅰ．當(dāng)通入氧氣的體積為$\frac{V}{2}$時(shí)，則廣口瓶①的氣體體積為$\frac{V}{3}$；
Ⅱ．當(dāng)廣口瓶①的氣體體積為$\frac{V}{2}$，則通入氧氣的體積可能為$\frac{5V}{4}$或$\frac{3V}{8}$．

Answer 1

分析 （1）液封氣體形成液面高度差，液面高度差不變，說(shuō)明裝置氣密性好；
（2）廣口瓶①中壓強(qiáng)均與外界相同，通過(guò)調(diào)節(jié)兩端液面，到兩端高度相同時(shí)再讀取體積；
（3）①氧氣與NO反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸與NO；
②I．根據(jù)反應(yīng)方程式4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃過(guò)量計(jì)算；
Ⅱ．剩余氣體有兩種可能，可能是NO余，也可能是O₂，結(jié)合方程式計(jì)算．

解答 解：（1）檢驗(yàn)裝置氣密性方法：關(guān)閉K₁、K₂，打開(kāi)K₃，從滴定管上口加水，沒(méi)過(guò)廣口瓶①中長(zhǎng)導(dǎo)管口，繼續(xù)加水，使廣口瓶①中長(zhǎng)導(dǎo)管內(nèi)外出現(xiàn)一段液柱，停止加水，靜置一段時(shí)間后，若這段液柱不變，說(shuō)明裝置氣密性好，反之，說(shuō)明裝置氣密性不好，
故答案為：關(guān)閉K₁、K₂，打開(kāi)K₃，從滴定管上口加水，沒(méi)過(guò)廣口瓶①中長(zhǎng)導(dǎo)管口，繼續(xù)加水，使廣口瓶①中長(zhǎng)導(dǎo)管內(nèi)外出現(xiàn)一段液柱，停止加水，靜置一段時(shí)間后，若這段液柱不變，說(shuō)明裝置氣密性好，反之，說(shuō)明裝置氣密性不好；
（2）通入NO前，向廣口瓶①中加入水，讓水充滿廣口瓶①，且調(diào)節(jié)滴定管中液面與①相平并記錄滴定管的刻度．關(guān)閉K₂、打開(kāi)K₁、K₃，通入一定量的NO后，調(diào)整滴定管液面與①中液面相平，再次讀取滴定管的刻度，
故答案為：通入NO前，向廣口瓶①中加入水，讓水充滿廣口瓶①，且調(diào)節(jié)滴定管中液面與①相平并記錄滴定管的刻度．關(guān)閉K₂、打開(kāi)K₁、K₃，通入一定量的NO后，調(diào)整滴定管液面與①中液面相平，再次讀取滴定管的刻度；
（3）①NO易與氧氣反應(yīng)：2NO+O₂═2NO₂，NO₂又與水反應(yīng)：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，
故答案為：2NO+O₂=2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
②Ⅰ．設(shè)$\frac{V}{2}$的氧氣參加反應(yīng)時(shí)，需要一氧化氮的體積為x，
4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃
4   3
x  $\frac{V}{2}$ 
所以x=$\frac{2V}{3}$＜V，所以一氧化氮剩余，剩余的一氧化氮為V-$\frac{2V}{3}$=$\frac{V}{3}$，
故答案為：$\frac{V}{3}$；
Ⅱ．剩余的氣體可能是氧氣或一氧化氮，
①當(dāng)剩余的氣體為氧氣時(shí)，一氧化氮不足量，設(shè)參加反應(yīng)的氧氣為Y，
4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃
4    3
V    Y
所以Y=$\frac{3V}{4}$，所以通入的氧氣體積為$\frac{3V}{4}$+$\frac{V}{2}$=$\frac{5V}{4}$，
②當(dāng)剩余的氣體為一氧化氮時(shí)，氧氣的量不足，參加反應(yīng)的一氧化氮為V-$\frac{V}{2}$=$\frac{V}{2}$，設(shè)參加反應(yīng)的氧氣為Z，則：
4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃
4   3
$\frac{V}{2}$  Z
所以Z=$\frac{3V}{8}$，
故答案為：$\frac{5V}{4}$或$\frac{3V}{8}$．

點(diǎn)評(píng) 本題以驗(yàn)證NO的還原性及探究工業(yè)生產(chǎn)硝酸的原理為載體，考查氣密性檢驗(yàn)、氣體體積測(cè)量、化學(xué)方程式計(jì)算等，注意較準(zhǔn)確地測(cè)量氣體的體積應(yīng)保證內(nèi)外氣壓相等．