Question

欲用濃硝酸法（測定反應后生成氣體的量）測定某銅銀合金中銅的質量分數(shù)，但資料表明：①反應中除生成NO₂氣體外還會有少量的NO生成；②常溫下NO₂和N₂O₄混合存在，在低于0℃時幾乎只有無色的N₂O₄液體或晶體存在．為完成測定并驗證確有NO生成，有人設計如下實驗裝置．

（1）實驗開始前要先打開A部分的活塞K₁，持續(xù)通一段時間的氮氣再關閉K₁，這樣做的目的是

 

．
（2）裝置B瓶的作用是

 

．
（3）A中的反應停止后，打開D中的活塞K₂，并通入氧氣，若反應確有NO產生，則D中應出現(xiàn)的現(xiàn)象是

 

；實驗發(fā)現(xiàn)，通入氧氣溫度的高低對實驗現(xiàn)象有較大影響，則為便于觀察應通入

 

（填“冷”或“熱”）的氧氣．
（4）為減小測量誤差，在A中反應完成和D中出現(xiàn)現(xiàn)象后，還應繼續(xù)進行的操作是

 

．
（5）實驗測得下列數(shù)據(jù)：所用銅銀合金質量：15.0g、濃硝酸：40mL13.5mol/L；實驗后A中溶液體積：40mL、H⁺濃度1.0mol/L．若設反應中硝酸既無揮發(fā)也無分解，則：
①參加反應的硝酸的物質的量為

 

；
②若已測出反應后E裝置的生成物中含氮元素的質量，則為確定合金中銅的質量分數(shù)還需要測定的數(shù)據(jù)是

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：實驗開始前要先打開A部分的活塞K₁，持續(xù)通一段時間的氮氣再關閉K₁，排盡裝置中的空氣，滴入濃硝酸反應生成二氧化氮和一氧化氮氣體，干燥后通過裝置C，在低于0℃時幾乎只有無色的N₂O₄液體或晶體存在，A中的反應停止后，打開D中的活塞K₂，并通入氧氣，若反應確有NO產生，則D中出現(xiàn)紅棕色氣體，說明有一氧化氮氣體生成，剩余氣體用氫氧化鈉溶液吸收；
（1）通入氮氣是排除裝置中的空氣，避免生成的一氧化氮氣體被氧化為二氧化氮；
（2）B裝置是利用濃硫酸的吸水性吸收氣體中的水蒸氣避免在C中 冷卻后水和二氧化氮反應生成一氧化氮；
（3）一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色氣體二氧化氮氣體；溫度高反應速率快；
（4）由于裝置中有殘留的氣體，所以要打開K₁、K₂持續(xù)通入一段時間的N₂和O₂，以把氣體完全排盡；
（5）①硝酸的總的物質的量是0.54mol，剩余硝酸是0.04mol，所以參加反應的硝酸是0.54mol-0.04mol=0.5mol；
②要計算銅質量分數(shù)，還需要計算出生成的N₂O₄的質量，所以還需要測量C中燒燒瓶在實驗前后增加的質量；

解答： 解：（1）通入氮氣是排除裝置中的空氣，避免生成的一氧化氮氣體被氧化為二氧化氮；
故答案為：排盡裝置中的空氣；
（2）B裝置是利用濃硫酸的吸水性吸收氣體中的水蒸氣避免在C中冷卻后水和二氧化氮反應生成一氧化氮，
故答案為：吸收水蒸氣，防止水蒸氣在C中冷凝后與NO₂反應產生NO；
（3）A中的反應停止后，打開D中的活塞K₂再通入氧氣，若反應中確有NO產生，一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色氣體二氧化氮氣體，通入氧氣溫度越高反應速率越快，通入熱的氧氣，
故答案為：出現(xiàn)紅棕色氣體；熱；
（4）由于裝置中有殘留的氣體，所以在A中反應完成和D中出現(xiàn)現(xiàn)象后還須進行的操作是：打開K₁、K₂持續(xù)通入一段時間的N₂和O₂，以把氣體完全排盡；
故答案為：打開K₁、K₂持續(xù)通入一段時間的N₂和O₂；
（5）①硝酸的總的物質的量是0.54mol，剩余硝酸是0.04mol，所以參加反應的硝酸是0.54mol-0.04mol=0.50mol，
故答案為：0.50mol；
②要計算銅質量分數(shù)，還需要計算出生成的N₂O₄的質量．所以還需要測量C中燒燒瓶在實驗前后增加的質量，
故答案為：C中圓底燒瓶在實驗前后增加的質量；

點評：本題考查了物質性質的實驗設計，硝酸性質的應用，實驗步驟和產物性質及其反應現(xiàn)象是解題關鍵，題目難度中等．