Question

【題目】欲用濃硝酸法(測定反應后生成氣體的量)測定某銅銀合金中銅的質量分數，但資料表明：反應中除了生成NO2氣體外還會有少量的NO生成；常溫下NO2和N2O4混合存在，在低于0℃時幾乎只有無色的N2O4液體或晶體存在。為完成測定并驗證確有NO生成，有人設計如下實驗：

（1）實驗開始前要先打開A部分的活塞K1，持續通一段時間的氮氣再關閉K1，這樣做的目的是___。

（2）裝置B瓶的作用是___。

（3）A中的反應停止后，打開D中的活塞K2，并通入氧氣，若反應確有NO產生，則D中應出現的現象是___；實驗發現，通入氧氣溫度的高低對實驗現象有較大影響，則為便于觀察應通入___(填“冷”或“熱”)的氧氣。

（4）為減小測量誤差，在A中反應完成和D中出現現象后，還應繼續進行的操作是___。

（5）實驗測得下列數據：所用銅銀合金質量：15.0g、濃硝酸：40mL13.5mol/L；實驗后A中溶液體積：40mL；H+濃度：1.0mol/L。若設反應中硝酸既無揮發也無分解，則：

①參加反應的硝酸的物質的量為___。

②若已測出反應后E裝置的生成物中含氮元素的質量，則為確定合金中銅的質量分數還需要測定的數據是___。

（6）若實驗只測定 Cu的質量分數，不驗證NO的產生，則在銅銀合金中與濃硝酸反應后，只需要簡單的實驗操作可達到目的，請簡述實驗過程：___。

Answer 1

【答案】排盡裝置中的空氣 吸收水蒸氣，防止水蒸氣在C中冷凝后與NO2反應產生NO 出現紅棕色氣體 熱 打開K1、K2持續通入一段時間的N2和O2 0.5mol C中圓底燒瓶在實驗前后增加的質量 往剩余溶液中加入過量HCl溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量

【解析】

實驗開始前要先打開A部分的活塞K1，持續通一段時間的氮氣再關閉K1，排盡裝置中的空氣，滴入濃硝酸反應生成二氧化氮和一氧化氮氣體，干燥后通過裝置C，在低于0℃時幾乎只有無色的N2O4液體或晶體存在，A中的反應停止后，打開D中的活塞K2，并通入氧氣，若反應確有NO產生，則D中出現紅棕色氣體，說明有一氧化氮氣體生成，剩余氣體用氫氧化鈉溶液吸收；

(1)通入氮氣是排除裝置中的空氣，避免生成的一氧化氮氣體被氧化為二氧化氮；

(2)B裝置是利用濃硫酸的吸水性吸收氣體中的水蒸氣避免在C中 冷卻后水和二氧化氮反應生成一氧化氮；

(3)一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色氣體二氧化氮氣體；溫度高反應速率快；

(4)由于裝置中有殘留的氣體，所以要打開K1、K2持續通入一段時間的N2和O2，以把氣體完全排盡；

(5)①硝酸的總的物質的量是0.54mol，剩余硝酸是0.04mol，所以參加反應的硝酸是0.54mol-0.04mol=0.5mol；

②要計算銅質量分數，還需要計算出生成的N2O4的質量，所以還需要測量C中燒燒瓶在實驗前后增加的質量；

(6)銅銀合金和硝酸全部反應生成銅鹽和銀鹽，利用A裝置中銀離子和氯離子形成的氯化銀沉淀稱量，計算得到合金中銅的質量分數。

(1)通入氮氣是排除裝置中的空氣，避免生成的一氧化氮氣體被氧化為二氧化氮；

(2)B裝置是利用濃硫酸的吸水性吸收氣體中的水蒸氣避免在C中冷卻后水和二氧化氮反應生成一氧化氮；

(3)A中的反應停止后，打開D中的活塞K2再通入氧氣，若反應中確有NO產生，一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色氣體二氧化氮氣體，通入氧氣溫度越高反應速率越快，因此要通入熱的氧氣；

(4)由于裝置中有殘留的氣體，所以在A中反應完成和D中出現現象后還須進行的操作是：打開K1、K2持續通入一段時間的N2和O2，以把氣體完全排盡；

(5)①硝酸的總的物質的量是0.54mol，剩余硝酸是0.04mol，所以參加反應的硝酸是0.54mol-0.04mol=0.50mol；

②要計算銅質量分數，還需要計算出生成的N2O4的質量．所以還需要測量C中燒燒瓶在實驗前后增加的質量；

(6)銅銀合金和硝酸全部反應生成銅鹽和銀鹽，利用A裝置中銀離子和氯離子形成的氯化銀沉淀稱量，計算得到合金中銅的質量分數，在反應后的混合溶液中A中加入過量的NaCl溶液，過濾后，將沉淀洗滌、干燥，最后稱取所得的AgCl沉淀的質量，再進行計算。