Question

15．有關含氮化合物的性質實驗
（一）某研究性學習小組利用圖一裝置研究硝酸的性質．
實驗一、甲同學用下圖一裝置來證實稀硝酸與銅反應生成NO．

（1）從A中向U形管中注滿稀硝酸后，發生的現象U形管左側有無色氣體產生，液面左低右高．
（2）圖二收集NO氣體的各種裝置中，合理的是CE．（填序號，多選不給分）
（3）在100mL 混合溶液中，HNO₃ 和 H₂SO₄ 的物質的量濃度分別是 0.4mol/L，0.1mol/L 向該混合液中加入 1.92g銅粉，加熱待充分反應后，所得溶液中 Cu²⁺ 的物質的量濃度是0.225mol/L
實驗二、乙組同學利用上述裝置完成濃硝酸與銅的反應
（4）乙組同學發現實驗室里有幾瓶濃硝酸呈黃色，請用化學方程式和簡單的文字說明解釋這種現象4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，產生的二氧化氮溶解其中呈黃色．
（5）同學們發現反應后的溶液呈綠色，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NO₂氣體所致．同學們分別設計了以下4個實驗來判斷兩種看法是否正確．
這些方案中可行的是①③④．（填序號，多選不給分）
①加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
②加水稀釋綠色溶液，觀察顏色變化
③向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化
④向飽和硝酸銅溶液中通入NO₂氣體，觀察顏色變化
（二）甲、乙、丙三位同學分別用如圖三三套實驗裝置及化學藥品（其中堿石灰為固體氫氧化鈉和生石灰的混合物）制取氨氣．請你參與探究，并回答下列問題：

（6）寫出三位同學實驗裝置制取氨氣原理的化學方程式：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑．
（7）檢驗氨氣是否收集滿的方法是（簡述操作方法、現象和結論）用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近試管口，如果產生白煙，則氨氣已滿，或用濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試紙變藍，則氨氣已滿．

Answer 1

分析 （一）實驗一（1）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅和無色氣體一氧化氮；
（2）一氧化氮有毒且易和氧氣反應生成二氧化氮，一氧化氮不和水反應，所以不能用排空氣法收集，應該用排水法收集；
（3）n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，n（H⁺）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol，n（NO₃^-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，發生3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，判斷過量后以不足量代入計算；
向該混合液中加入 1.92g銅粉，
實驗二（4）硝酸不穩定分解產生的二氧化氮溶解其中呈黃色；
（5）根據溶液濃度變化的影響因素和氣體的溶解度影響因素解答．
（二） （6）實驗室用氫氧化鈣和氯化銨在加熱條件下制備氨氣，還生成氯化鈣、水；
（7）氨氣為堿性氣體，與水反應生成NH₃•H₂O，電離子出OH^-離子，溶液呈堿性．

解答 解：（一）實驗一（1）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅和無色氣體一氧化氮，U形管左側有無色氣體產生，液面左低右高，
故答案為：U形管左側有無色氣體產生，液面左低右高；
（2）一氧化氮有毒且易和氧氣反應生成二氧化氮，一氧化氮不和水反應，所以不能用排空氣法收集，應該用排水法收集，排水裝置中，氣體的進出口符合“短進長出”的原則，故選CE；
（3）n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，n（H⁺）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol，n（NO₃^-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，
由   3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O       
     3    8    2 
0.03mol 0.08mol 0.02mol
顯然氫離子的物質的量不足，
由氫離子的物質的量及離子方程式可知0.06mol氫離子反應，生成的銅離子的物質的量為0.06mol×$\frac{3}{8}$=0.0225mol，
所以溶液中c（Cu²⁺）=$\frac{0.0225mol}{0.1L}$=0.225mol/L，
故答案為：0.225mol/L；
實驗二（4）硝酸不穩定分解產生的二氧化氮溶解其中呈黃色，反應方程式為4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，
故答案為：4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4NO₂↑+O₂↑+2H₂O，產生的二氧化氮溶解其中呈黃色；
（5）加熱綠色溶液氣體的溶解量減小，或向該綠色溶液中通入氮氣可以帶走二氧化氮氣體，或向飽和硝酸銅溶液中通入NO₂氣體，做對比實驗，都可以證明該溶液中是否為溶解了NO₂氣體所致，故①③④都正確，而加水稀釋綠色溶液，由于溶液濃度變小，溶液的顏色會變化，而且加水后氣體的溶解量加大，溶液的顏色也會發生變化，故不能進行判斷，
故選①③④；
（二）（6）實驗室用氫氧化鈣和氯化銨在加熱條件下制備氨氣，反應方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（7）氨氣為堿性氣體，與水反應生成NH₃•H₂O，電離子出OH^-離子，溶液呈堿性，檢驗時可用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近試管口，如果產生白煙，則氨氣已滿，或用濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試紙變藍，則氨氣已滿，
故答案為：用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近試管口，如果產生白煙，則氨氣已滿，或用濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口，如果試紙變藍，則氨氣已滿．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計，側重于氮氧化物的性質的考查，為高頻考點，把握物質的性質及發生的反應為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意氨氣的實驗室制取方法，題目難度不大．