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某同學設計如圖裝置探究硝酸與

 發布時間：2022-06-09 06:06:57

⑴ 某同學設計如圖裝置，研究非金屬元素性質變化規律．（1）已知硅酸（H 2 SiO 3 ）是一種難溶於水的弱酸，

（1）現有硝酸溶液、碳酸鈣、澄清石灰水、硅酸鈉溶液，選擇試劑用如圖裝置證明：酸性： 3 ＞H 2 CO 3 ＞H 2 SiO 3 ；因此先加入硝酸和碳酸鈣反應生成二氧化碳，二氧化碳通入硅酸鈉溶液生成硅酸沉澱；裝置C中反應是：CO 2 +SiO 3 2- +H 2 O=H 2 SiO 3 ↓+CO 3 2- ；
故答案為：硝酸溶液；碳酸鈣；硅酸鈣；產生白色沉澱；CO 2 +SiO 3 2- +H 2 O=H 2 SiO 3 ↓+CO 3 2- ；
（2）利用如圖裝置證明氯氣氧化性強於碘單質的氧化性，C中發生的是氯氣和碘離子的反應生成碘單質，碘單質遇澱粉變藍，所以C中加入澱粉碘化鉀；反應的離子方程式為：2I - +Cl 2 ═I 2 +2Cl - ；生成的氯氣有毒需要尾氣吸收，在C後加成氫氧化鈉溶液的燒杯吸收氯氣；
故答案為：澱粉-KI溶液；溶液變藍色；2I - +Cl 2 ═I 2 +2Cl - ；增加裝有氫氧化鈉溶液的尾氣吸收裝置；
（3）如果C中裝飽和氫硫酸溶液，A中裝濃鹽酸，B中裝高錳酸鉀溶液，反應開始後觀察現象是C中產生淡黃色沉澱，反應的化學方程式為：Cl 2 +H 2 S═S↓+2HCl；證明氯元素比硫元素非金屬性強，故答案為：Cl 2 +H 2 S═S↓+2HCl；強；

⑵ 某研究性學習小組設計不同實驗方案來研究硝酸的性質．（1）甲組同學設計如圖裝置來證實稀硝酸與銅反應，

（1）因空氣不溶於水，要排盡空氣，可以通過把朝上針筒倒放，故答案為：針頭朝上倒放；
①為將針筒內氣體排除，應推活栓，使針頭內充滿水，故答案為：推活栓，使針頭內充滿水；
②硝酸具有強氧化性，能氧化單質銅生成硝酸銅，溶液呈藍色，生成無色氣體NO，反應的離子方程式為3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，
故答案為：無色；3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；
③要驗證NO，可利用其極易被氧氣氧化生成紅棕色二氧化氮來實現，方法是往針筒內抽氣，氣體由無色變紅棕色，
故答案為：往針筒內抽氣，氣體由無色變紅棕色；
（2）①因為反應中硝酸過量，而銅的質量也是相等的，即生成的硝酸銅的濃度是相同的，
故答案為：不同意；相同質量的銅與相同體積且過量的硝酸反應生成的銅離子濃度相同；
②硝酸是不穩定的，在加熱的條件下，硝酸也會分解生成二氧化氮，二氧化氮和與氧氣反應生成硝酸，反應的方程式為4NO2+O2+2H2O=4HNO3，
故答案為：過量的硝酸分解會產生紅棕色的NO2；4NO2+O2+2H2O=4HNO3；
③方案一和三均引起環境污染，說以方案二是最好的，故答案為：方案二．

⑶ 甲、乙兩同學用下圖所示裝置進行實驗，探究硝酸與鐵反應的產物． 文獻記載：I．在濃硝酸和活潑金屬反應

（1）常溫時，鐵和濃硝酸反應生成一層緻密的氧化物薄膜，阻止了鐵和濃硝酸進一步反應，即產生鈍化現象，所以滴入濃硝酸加熱前沒有明顯現象，
故答案為：常溫時，鐵遇濃硝酸形成緻密氧化膜，阻止反應進一步發生；
（2）生成-3價氮的化合物是氨氣，氨氣極易溶於水生成氨水，氨水電離生成銨根離子，檢驗銨根離子的方法是：取少量反應後A中溶液於試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍，則A中生成NH 4 + ，故答案為：取少量反應後A中溶液於試管中，向其中加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口．若試紙變藍，則A中生成NH 4 + ；
（3）取少量B中溶液，加熱，棕色溶於變淺，有無色氣體逸出，且該氣體在空氣中變為紅棕色，應為可逆反應FeSO 4 +NO?Fe（NO）SO 4 （棕色）是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，導致Fe（NO）SO 4 （棕色）降低，所以溶液顏色變淺，故答案為：棕色溶液變淺（或綠），無色氣體逸出，且在空氣中變為紅棕色；FeSO 4 +NO?Fe（NO）SO 4 （棕色）△H＜0正反應放熱，加熱後，平衡向逆反應方向移動；
（4）二氧化氮和水反應生成的一氧化氮能使硫酸亞鐵溶液變成棕色，所以不能證明鐵和濃硝酸反應過程中NO生成，為排除生成的NO干擾，把濃硝酸換成稀硝酸，稀硝酸和銅反應生成無色的一氧化氮，沒有二氧化氮生成，則A中氣體是無色的，且B中溶液變為棕色，則說明生成的一氧化氮和硫酸亞鐵反應生成棕色，從而說明A中無色氣體是一氧化氮，
故答案為：濃硝酸換成稀硝酸；A中沒有紅棕色氣體生成，B中溶液變為棕色；
（5）亞鐵離子的特徵反應是：亞鐵離子和鐵氰化鉀溶液反應生成藍色沉澱，鐵離子的特徵反應是：鐵離子和無色的硫氰化鉀溶液反應血紅色溶液，故選cd．

⑷ 甲、乙兩同學用下圖所示裝置進行實驗,探究硝酸與鐵反應的產物。 文獻記載:Ⅰ.在濃硝酸與活潑金屬反應過

(1)常溫時,鐵遇來濃硝酸形成緻密氧化膜源,阻止反應進一步發生(答「鈍化」也可)
(2)取少量反應後A中溶液放入試管中,向其中加入濃NaOH溶液,加熱,用濕潤的紅色石蕊試紙接近試管口。若試紙變藍,則A中生成N Fe(NO)SO 4 (棕色)ΔH<0,正反應放熱,加熱後,平衡向逆反應方向移動
(4)濃硝酸換成稀硝酸A中沒有紅棕色氣體生成,B中溶液變為棕色
(5)D

⑸ 某學習小組設計了如圖裝置進行濃、稀硝酸分別與NO反應的實驗，以探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱（夾持儀

（1）根據裝置特點和實驗目的，裝置②產生NO，二氧化氮與水反應生成NO，故裝置②中盛放水，裝置④檢驗濃硝酸能將NO氧化成NO 2 ，故裝置④中盛放濃硝酸，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO 2 防止污染大氣．
故答案為：水、濃硝酸、氫氧化鈉溶液；
（2）由於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HNO 3 之前需要通入一段時間N 2 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：趕凈裝置中的空氣，使整個裝置充滿氮氣，防止裝置②中反應生成的NO被空氣氧化；將裝置⑤中的導管末端伸入倒置的燒瓶內；
（3）Cu與濃HNO 3 反應生成Cu（NO 3 ） 2 、NO 2 、H 2 O，反應方程式為Cu+4HNO 3 （濃）=Cu（NO 3 ） 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O．
故答案為：Cu+4HNO 3 （濃）=Cu（NO 3 ） 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O；
（4）裝置②中盛放H 2 O，使NO 2 與H 2 O反應3NO 2 +H 2 O=2HNO 3 +NO，生成NO；裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO 2 防止污染大氣，NaOH溶液與NO 2 反應生成NaNO 3 與NaNO 2 ，反應離子方程式為2NO 2 +2OH - =NO 3 - +NO 2 - +H 2 O．
故答案為：將NO 2 轉化為NO；2NO 2 +2OH - =NO 3 - +NO 2 - +H 2 O；
（5）NO通過稀HNO 3 溶液後，若無紅棕色NO 2 產生，說明稀HNO 3 不能氧化NO，所以盛放稀HNO 3 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HNO 3 ，若濃HNO 3 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（NO 3 ） 2 濃度過低或是溶解了NO 2 導致裝置①中溶液呈綠色，一是可設計將溶解的NO 2 趕走，再觀察顏色變化，a、c方案符合；二是增加溶液中Cu（NO 3 ） 2 溶液的濃度，觀察反應後的顏色變化，d方案符合．
故選：a c d．

⑹ 某研究性學習小組利用圖1裝置研究硝酸的性質．實驗一、甲組同學設計如圖1裝置來證實稀硝酸與銅反應生成NO

（1）銅與稀硝酸反應生成硝酸銅與一氧化氮，反應的離子方程式為：3Cu+8H++2NO3-═Cu2++2NO↑+4H2O，
故答案為：3Cu+8H++2NO3-═Cu2++2NO↑+4H2O；
（2）一氧化氮是無色氣體，要證明生成一氧化氮，可根據二氧化氮的顏色判斷是否有一氧化氮生成，一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色二氧化氮，使一氧化氮和空氣接觸即可，即打開活塞A，有紅棕色氣體產生說明確實有一氧化氮生成，
故答案為：打開活塞A，有紅棕色氣體產生，證明生成的無色氣體是NO；
（3）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；
（4）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，或向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，都能改變溶液中溶解氣體的量，故①③④都正確，而加水稀釋綠色溶液，由於溶液濃度變小，溶液的顏色會變化，而且加水後氣體的溶解量加大，溶液的顏色也會發生變化，故不能進行判斷，
故選①③④．

⑺ 某興趣小組設計出下圖所示裝置來進行「銅與硝酸反應」實驗，以探究化學實驗的綠色化．（1）實驗前，關閉

（1）因實驗前要檢查裝置氣密性，這是檢查裝置氣密性的常見方法，故答案為：檢查裝置氣密性；
（2）因銅與濃硝酸反應：Cu+4HNO 3 （濃）=Cu（NO 3 ） 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O，由a向c中加2mL蒸餾水，硝酸進行的稀釋，反應變緩，同時因二氧化氮能與水反應：3NO 2 +2H 2 O=2HNO 3 +NO，c中氣體顏色變淺，故答案為：Cu+4HNO 3 （濃）=Cu（NO 3 ） 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O；反應變緩，氣體顏色變淡；
（3）銅與濃硝酸製取硝酸銅時的方程式是：Cu+4HNO 3 （濃）=Cu（NO 3 ） 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O，生成的NO 2 會造成大氣污染，硝酸的利用率為
1
2
；
銅與稀硝酸製取硝酸銅時的方程式是：3Cu+8HNO 3 （稀）=3Cu（NO 3 ） 2 +2NO↑+4H 2 O，生成的NO也會造成大氣污染，硝酸的利用率為
3
4
；
此過程用方程式可表示為：2Cu+O 2
△
.
2CuO，CuO+2HNO 3 =Cu（NO 3 ） 2 +H 2 O，從過程可以看出該過程不會產生有毒氣體，環保且沒有多消耗原料，故答案為：丙；耗酸量最少，無污染；
（4）根據氧化還原反應中氧化劑的氧化性大於氧化產物的氧化性，利用KMnO 4 與濃鹽酸反應：2KMnO4KMnO 4 +16HCl=2KCl+2MnCl 2 +5Cl 2 ↑+8H 2 O，
再利用產生的氯氣與KBr溶液反應得到溴：Cl 2 +2KBr=2KCl+Br 2 ，所以c中有黃綠色氣體產生，d中溶液變為黃棕色，同時要注意尾氣吸收，
故答案為：KMnO 4 ；KBr溶液（含Br - 的溶液）；c中有黃綠色氣體產生，d中溶液變為黃棕色；沒有處理尾氣．

⑻ 某興趣小組設計出如圖所示裝置來改進教材中「銅與硝酸反應」實驗，以探究化學實驗的綠色化．（固定裝置略

（1）分析裝置圖設計檢驗該裝置的氣密性的方法，把d中的短導管伸入到水槽中的液面下，關閉b的旋塞，用手握住試管C，導管口有氣泡冒出，停止加熱時，導管口有迴流水柱；
故答案為：把d中的短導管伸入到水槽中的液面下，關閉b的旋塞，用手握住試管C，導管口有氣泡冒出，停止加熱時，導管口有迴流水柱；
（2）在d中加適量NaOH溶液，c中放一小塊銅片，由分液漏斗a向c中加入2mL濃硝酸，c中反應的化學方程式是銅和濃硝酸反應生成硝酸銅，二氧化氮和水，反應的化學方程式為：Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；再由a向c中加2mL蒸餾水，硝酸溶液稀釋，反應速率減慢，所以c中的實驗現象是反應變緩，氣體顏色變淡；
故答案為：Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，反應變緩，氣體顏色變淡；
（3）方案甲是銅和濃硝酸反應生成硝酸銅，二氧化氮和水，有污染氣體生成，不能體現綠色化學理念；方案乙是稀硝酸和銅反應生成硝酸銅，一氧化氮和水，有污染氣體生成，不能體現綠色化學理念；丙是利用銅和氧氣反應生成氧化銅，氧化銅和硝酸反應生成硝酸銅，反應過程中無污染氣體生成，能體現綠色化學理念，
故答案為：丙，不產生有污染的氮氧化合物，消耗硝酸量最少；
（4）用上述裝置進行實驗證明氧化性：KMnO4＞Cl2＞Br2，依據氧化還原反應中氧化劑氧化性大於氧化產物設計，c中加入高錳酸鉀，分液漏斗中加入濃鹽酸，d中加入溴化鉀溶液，分液漏斗中的濃鹽酸滴入高錳酸鉀反應生成黃綠色氣體氯氣，通過d氧化溴離子為溴單質溶液變棕紅色，證明氧化性為KMnO4＞Cl2＞Br2；由於生成產物中含有污染空氣的氣體，需要添加尾氣處理裝置；
故答案為：c中有黃綠色氣體產生，d中溶液變為黃棕色；沒有處理尾氣；

⑼ 某同學用圖示裝置進行鐵和稀硝酸反應的實驗並進行相關的實驗探究．a．向廣口瓶內注入足量熱NaOH溶液，將

（1）實驗前檢驗氣密性的方法是：關閉止水夾，通過分液漏斗向廣口瓶中加水，當水不能順利滴下時停止加水，觀察分液漏斗中水位，若水位不下降，則說明裝置氣密性良好；
故答案為：通過分液漏斗向廣口瓶中加水，當水不能順利滴下時停止加水，觀察分液漏斗中水位，若水位不下降，則說明裝置氣密性良好；
（2）紅磷能夠在氧氣中燃燒生成固體五氧化二磷，燃燒紅磷的目的除去廣口瓶內的氧氣，避免干擾產物成分的檢驗，
故答案為：除去廣口瓶內的氧氣，避免干擾產物成分的檢驗；
（3）一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮，為證明氣體產物為NO，可以向瓶內通入少量氧氣，通過瓶內氣體顏色的變化，證明氣體產物為NO；
故答案為：打開止水夾，向瓶內通入少量空氣；
（4）Fe元素有+2價、+3價，所以假設1：產物中只有+2價鐵；假設2：產物中只有+3價鐵；假設3：產物中既含有+2價又有+3價鐵元素，
故答案為：產物中只有+3價鐵；
（5）二價鐵離子具有還原性能夠被氧化劑雙氧水氧化成三價鐵離子，三價鐵遇到硫氰酸根離子顯紅色，所以取小燒杯中反應溶液少許放入一支試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液不顯紅色，再向其中加少量H2O2溶液，溶液顯紅色，則證明假設1成立；
故答案為：取小燒杯中反應溶液少許放入一支試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液不顯紅色，再向其中加少量H2O2溶液，溶液顯紅色，則證明假設1成立；
（6）氮的氧化物有毒，不能直接排放到空氣中，通入氧氣後可以用氫氧化鈉溶液吸收；
反應後如果所得溶液中n（Fe2+）：n（Fe3+）=3：1時，說明硝酸與鐵反應即生成硝酸亞鐵又生出硝酸鐵，依據得失電子守恆可知其離子方程式為：4Fe+12H++3NO3-=3Fe2++Fe3++3NO↑+6H2O；
故答案為：實驗結束後，熱NaOH溶液在充入足量空氣（或氧氣）條件下，將瓶中氮的氧化物完全吸收防止空氣污染；4Fe+12H++3NO3-=3Fe2++Fe3++3NO↑+6H2O．

⑽ 某興趣小組設計出如圖所示裝置來改進教材中「銅與硝酸反應」實驗，以探究化學實驗的綠色化。

(1)檢查裝置氣抄密性
(2)Cu＋4HNO 3 (濃)==Cu(NO 3 ) 2 ＋2NO 2 ↑＋2H 2 O；反應變緩，氣體顏色變淡
(3)丙；耗酸量最少，無污染
(4)向d中加入KBr溶液，c中加入固體KMnO 4 ，由a向c中加入濃鹽酸；c中有黃綠色氣體產生，d中溶液變為黃棕色；沒有處理尾氣

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