Question

7．某學習小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按如圖裝置進行實驗（夾持儀器已略去）．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CO₂．
已知氫氧化鈉溶液不與NO反應，能與NO₂反應：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O．
（1）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．
（2）滴加濃硝酸之前，需打開彈簧夾，通入一段時間的CO₂，其目的是排出體系中的空氣，防止NO被氧化成NO₂．
（3）裝置①中發生反應的離子方程式是Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O．
（4）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）該小組得出的結論依據的實驗現象是裝置③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）實驗結束后，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a bc d．（可多選）
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氧氣，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 驗證濃硝酸的氧化性，應首先檢查裝置的氣密性，硝酸與銅發生反應生成二氧化氮，通入水后生成一氧化氮，然后通過濃硝酸，如無色氣體生成紅棕色氣體，可證明硝酸具有氧化性，可氧化一氧化氮，生成的氣體不能直接排放到空氣中，應有尾氣處理裝置，以此解答該題．
（1）結合實驗目，根據裝置特點分析各裝置的作用，再根據物質的性質的判斷，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；
（2）NO易與氧氣反應生成二氧化氮，裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產生干擾；
（3）裝置①中銅與濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮與水；
（4）進入裝置②中的氣體為二氧化氮，二氧化氮與水反應生成硝酸與NO；
（5）根據對比實驗③、④的實驗現象判斷；
（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）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防止污染大氣；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．
故答案為：3mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液；
（2）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，
故答案為：排出體系中的空氣，防止NO被氧化成NO₂；
（3）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，離子反應為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（4）裝置①中反應生成了二氧化氮，在裝置②中二氧化氮會與水反應，即3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，所以裝置②的作用是將NO₂轉化為NO，
故答案為：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濃度過低或是溶解了NO₂導致裝置①中溶液呈綠色，一是可設計將溶解的NO₂趕走，再觀察顏色變化，a、c方案符合；二是增加或稀釋溶液中Cu（NO₃）₂溶液的濃度，觀察反應后的顏色變化，bd方案符合．
故選：ab c d．

點評 本題主要考查HNO₃的性質、屬物質驗證性實驗設計，利用對比的方法判斷硝酸的性質．結合已知的物質具有的性質，選擇合適的試劑，設計具體實驗方案驗證物質是否具有該性質．對有毒氣體要設計尾氣處理裝置，防止污染環境．