Question

6．某研究性學(xué)習(xí)小組，用下列儀器、藥品驗(yàn)證合金（由Cu、Fe、Zn三種物質(zhì)組成）和適量濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中含NO （N₂和O₂的用量可自由控制，氣體沸點(diǎn)：NO₂  21℃；NO-152℃）

（1）在圖2中選擇恰當(dāng)?shù)膬x器將圖1補(bǔ)充完整，所選擇儀器的連接順序（按左→右連接，填各儀器編號(hào)）為E→D→F
（2）反應(yīng)前先通入N₂目的是排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化
（3）確認(rèn)氣體中含NO的操作及現(xiàn)象是D中燒瓶?jī)?nèi)通入O₂后，無(wú)色氣體變成紅棕色
（4）如果O₂過(guò)量，則裝置F中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃
（5）本題中，濃硝酸（含溶質(zhì)amol）完全反應(yīng)，還原產(chǎn)物只有NO和NO₂，被還原硝酸的物質(zhì)的量n的取值范圍為$\frac{a}{4}$mol＜n＜$\frac{a}{2}$mol．

Answer 1

分析 （1）金屬與濃硝酸反應(yīng)會(huì)生成二氧化氮，要驗(yàn)證NO的生成，則先冷卻使二氧化氮與NO分離，再與氧氣反應(yīng)，最后要加尾氣處理裝置；
（2）根據(jù)NO易被氧化來(lái)分析；
（3）根據(jù)裝置D中的反應(yīng)來(lái)分析現(xiàn)象；
（4）氧氣過(guò)量，則4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（5）利用硝酸與金屬的化學(xué)反應(yīng)方程式及極限法來(lái)分析．

解答 解：（1）因?qū)倥c濃硝酸反應(yīng)會(huì)生成二氧化氮，要驗(yàn)證NO的生成，則先冷卻使二氧化氮與NO分離，則選擇E裝置，驗(yàn)證NO的存在，利用其與氧氣反應(yīng)生成紅棕色氣體，則選擇D裝置，氮的氧化物對(duì)環(huán)境有污染，不能排放在環(huán)境中，應(yīng)利用堿處理尾氣，則選擇F裝置，所選擇儀器的連接順序?yàn)镋→D→F，
故答案為：E→D→F；
（2）因NO易被氧化，若裝置中存在氧氣則不能說(shuō)明NO的存在，所以反應(yīng)前先通入N₂目的是排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化，故答案為：排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化；
（3）因NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，則觀察到D中燒瓶?jī)?nèi)通入O₂后，無(wú)色氣體變成紅棕色，
故答案為：D中燒瓶?jī)?nèi)通入O₂后，無(wú)色氣體變成紅棕色；
（4）因氧氣過(guò)量發(fā)生4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，硝酸與堿反應(yīng)生成硝酸鈉，整個(gè)過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)為4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃，
故答案為：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃；
（5）由M+4HNO₃═M（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O，只生成二氧化氮時(shí)，被還原硝酸的物質(zhì)的量n為$\frac{a}{2}$mol，
由3M+8HNO₃═3M（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，只生成一氧化氮，被還原硝酸的物質(zhì)的量n為$\frac{a}{4}$mol，
以上兩個(gè)反應(yīng)都發(fā)生，則被還原硝酸的物質(zhì)的量$\frac{a}{4}$mol＜n＜$\frac{a}{2}$mol，故答案為：$\frac{a}{4}$mol＜n＜$\frac{a}{2}$mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查金屬與硝酸的反應(yīng)，明確裝置的作用、物質(zhì)的性質(zhì)、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響、極限法分析等即可解答，難度稍大．