Question

17．如圖甲是課本中驗證銅和濃硝酸反應的裝置，乙、丙是師生對演示實驗改進后的裝置：

（1）寫出銅和濃硝酸反應的離子方程式Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
（2）和甲裝置相比，乙裝置的優點有 ①可以控制反應；②吸收NO₂氣體，防止污染環境．
（3）為了進一步驗證NO₂和水的反應，某學生設計了丙裝置，做實驗時先關閉彈簧夾c，
（填a、b、c，下同），再打開彈簧夾a、b，才能使NO₂氣體充滿②試管．當氣體充滿②試管后，將銅絲提起與溶液脫離，欲使燒杯中的水進入②試管，應進行的操作是先關閉b，再關閉a，然后打開c，用手捂住（熱水、熱毛巾、加熱）試管②．
（4）②試管中的NO₂和水充分反應后，所得溶液物質的量濃度的最大值是0.045mol•L^-1（氣體體積按標準狀況計算）．

Answer 1

分析 （1）根據銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水；
（2）根據反應可控制，隨時可以停止；根據反應無污染物
（3）根據此步驟是為了NO₂氣體充滿②試管；讓二氧化氮與水接觸發生反應；
（4）根據NO₂和水反應，設試管的容積為VL，求出溶質的物質的量及溶液的體積；

解答 解：（1）因銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）乙裝置能使反應可控制，隨時可以停止，同時吸收NO₂氣體，防止污染環境，
故答案為：①可以控制反應②吸收NO₂氣體，防止污染環境；
（3）為了NO₂氣體充滿②試管，應先關閉c，然后打開a、b，為了讓二氧化氮與水接觸發生反，應先關閉b，再關閉a，然后打開c，用手捂住（熱水、熱毛巾、加熱）試管②，故答案為：c；a、b；先關閉b，再關閉a，然后打開c，用手捂住（熱水、熱毛巾、加熱）試管②；  
（4）設試管的容積為VL，根據NO₂和水反應：3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO
                                                                     $\frac{V}{22.4}$         $\frac{V}{22.4}$×$\frac{2}{3}$
反應后溶液中的溶質HNO₃的物質的量為 $\frac{V}{22.4}$×$\frac{2}{3}$mol，溶液的體積為V×$\frac{2}{3}$L，
所以溶液物質的量濃度為：$\frac{1}{22.4}$mol•L^-1=0.045mol•L^-1，
故答案為：0.045mol•L^-1．

點評 本題主要考查了銅和濃硝酸的反應，同時考查了溶液濃度的計算，培養了學生計算能力．