Question

19．濃硝酸、稀硝酸都具有強氧化性，某學習小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按下圖裝置進行試驗（夾持儀器的裝置已略去）．實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO₂，而稀硝酸不能氧化NO．由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸．

可選藥品：濃硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳
已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應，能與NO₂反應
2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
（1）濃硝酸與NO反應的氧化產物與還原產物的物質的量之比為1：2
（2）實驗應避免有害氣體排放到空氣中，裝置③、④、⑥中盛放的藥品依次是3mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液
（3）滴加濃硝酸之前的操作依次是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后通入CO₂一段時間，關閉彈簧夾，將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內
（4）裝置①中發生反應的化學方程式是Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，裝置②的作用是將NO₂轉化為NO，發生反應的化學方程式是3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO
（5）該小組得出的結論所依據的實驗現象是裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變為紅棕色
（6）試驗結束后，同學們發現裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色．甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分數較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體．同學們分別設計了以下4個試驗來判斷兩種看法是否正確．這些方案中可行的是（選填序號字母）
a．加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
b．加水稀釋綠色溶液，觀察顏色變化
c．向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化
d．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，觀察顏色變化．

Answer 1

分析 （1）HNO₃作氧化劑轉化的NO₂是還原產物，NO作還原劑轉化的NO₂是氧化產物，根據化合價升高和降低的價數相等計算；
（2）根據裝置特點和實驗目的，裝置⑤是收集NO，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂，因為要驗證稀HNO₃不能氧化NO，所以裝置③中應該盛放稀硝酸；
（3）由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產生干擾，需要先通入一段時間CO₂趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內防止反應產生的NO氣體逸出；
（4）Cu與濃HNO₃反應生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O，裝置②中盛放H₂O，使NO₂與H₂O反應生成NO；
（5）根據液面上方是否有紅棕色NO₂產生判斷；
（6）根據是否改變溶液中硝酸銅的質量分數或溶解氣體的濃度判斷．

解答 解：（1）HNO₃作氧化劑轉化的NO₂是還原產物，NO作還原劑轉化的NO₂是氧化產物，根據化合價升高和降低的價數相等，則2n（氧化產物）=n（還原產物），所以氧化產物與還原產物的物質的量之比為1：2，
故答案為：1：2；
（2）根據裝置特點和實驗目的，裝置⑤是收集NO，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO₂，因為要驗證稀HNO₃不能氧化NO，所以裝置③中應該盛放稀硝酸，裝置④中盛放濃硫酸，
故答案為：3mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液；
（3）由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產生干擾，所以滴加濃HNO₃之前需要通入一段時間CO₂趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內防止反應產生的NO氣體逸出，
故答案為：通入CO₂一段時間，關閉彈簧夾，將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內；
（4）裝置①中Cu與濃HNO₃反應生成Cu（NO₃）₂、NO₂、H₂O，反應方程式為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，裝置②中盛放H₂O，使NO₂與H₂O反應生成NO，反應方程式為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；將NO₂轉化為NO；3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
（5）NO通過稀HNO₃溶液后，若無紅棕色NO₂產生，說明稀HNO₃不能氧化NO，所以盛放稀HNO₃裝置的液面上方沒有顏色變化即可說明之，裝置④中盛放的是濃HNO₃，若濃HNO₃能氧化NO則裝置④液面的上方會產生紅棕色氣體，
故答案為：裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變為紅棕色；
（6）要證明是Cu（NO₃）₂濃度過高或是溶解了NO₂導致裝置①中溶液呈綠色，可設計將溶解的NO₂趕走（a、c方案）再觀察顏色變化；也可在Cu（NO₃）₂的濃溶液中通入NO₂進行比較觀察反應后的顏色變化（d方案），確定是否是因為溶有NO₂引起的；方案b由于Cu（NO₃）₂和溶解在其中的NO₂濃度均可發生變化，故無法確定是哪一種因素引起的，故acd正確，
故答案為：acd．

點評 本題考查物質性質探究實驗設計，利用對比的方法判斷硝酸的性質，題目難度中等，是對基礎知識與學生綜合能力的考查，理解原理與各裝置作用是解題的關鍵．