銅與濃硝酸實驗裝置

『壹』 為了探究化學能與熱能的轉化，某實驗小組設計了如下三套實驗裝置：（1）上述3個裝置中，不能證明「銅與濃

（1）裝置Ⅰ可通過U形管中紅墨水液面的變化判斷銅與濃硝酸的反應是放熱還是吸熱；裝置Ⅱ可通過燒杯中是否產生氣泡判斷銅與濃硝酸的反應放熱還是吸熱；裝置Ⅲ只是一個銅與濃硝酸反應並將生成的氣體用水吸收的裝置，不能證明該反應是放熱反應還是吸熱反應，
故答案為：Ⅲ；
（2）氫氧化鋇與硫酸反應屬於中和反應，中和反應都是放熱反應，所以錐形瓶中氣體受熱膨脹，導致U型管左端液柱降低，右端液柱升高，
故答案為：左端液柱降低，右端液柱升高；放熱；
（3））①若M為鈉，鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣，該反應我放熱反應，放熱的熱量使大試管中溫度升高，氣體壓強增大，所以右邊燒杯中有氣泡產生；冷卻後大試管中溫度降低，壓強減小，右邊燒杯中的導管會形成一端液柱，
故答案為：產生氣泡，反應完畢後，冷卻至室溫，燒杯里的導管內形成一段液柱；
②若觀察到燒杯里產生氣泡，說明M溶於水放出熱量，由於放熱反應一定屬於化學變化，而有熱量放出的反應不一定為化學變化，所以不一定屬於放熱反應，如濃硫酸溶於水會放出熱量，但是不屬於放熱反應，
故答案為：可能是放熱反應；
③若觀察到燒杯里的玻璃管內形成一段水柱，說明M溶於水後導致大試管中溫度降低，壓強減小，證明M溶於水為吸熱過程，溶於水能夠吸收熱量的物質有：硝酸銨、氯化銨等，
故答案為：硝酸銨；
（4）至少有兩種實驗方法能證明超氧化鉀與水的反應（4KO₂+2H₂O═4KOH+3O₂↑）是放熱反應還是吸熱反應：方法①：選擇上述裝置Ⅰ（或Ⅱ）進行實驗，Ⅰ裝置右邊U型管中左端液柱降低，右端液柱升高（或燒杯中導管中有氣泡放出），證明該反應為放熱反應；
方法②：取適量超氧化鉀粉末用脫脂棉包裹並放在石棉網上，向脫脂棉上滴加幾滴蒸餾水，片刻後，若觀察到棉花燃燒，則說明該反應放出大量熱，使棉花燃燒，證明該反應是放熱反應，
故答案為：Ⅰ（或Ⅱ）；放熱．

『貳』 下圖甲是課本中驗證銅和濃硝酸反應的裝置，乙、丙是師生對演示實驗改進後的裝置：（1）寫出銅和濃硝酸反

（1）因銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）乙裝置能使反應可控制，隨時可以停止，同時吸收NO₂氣體，防止污染環境，
故答案為：①可以控制反應②吸收NO₂氣體，防止污染環境；
（3）為了NO₂氣體充滿②試管，應先關閉c，然後打開a、b，故答案：關閉c；a、b；
（4）為了讓二氧化氮與水接觸發生反，應先關閉b，再關閉a，然後打開c，用手捂住（熱水、熱毛巾、加熱）試管②，故答案為：先關閉b，再關閉a，然後打開c，用手捂住（熱水、熱毛巾、加熱）試管②（合理答案均給分）；
（5）設試管的容積為VL，根據NO₂和水反應：3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO

『叄』 某化學興趣小組欲驗證：「銅和一定量的濃硝酸反應有一氧化氮產生」．設計使用了如下裝置進行實驗．（假設

（1）將銅粉分散在石棉絨中可以增大銅粉與氧氣的接觸面積，加快反應速率使反應更充分，故答案為：增大銅粉與氧接觸面積，使反應迅速、充分；
（2）氣球中的空氣成分主要是氧氣、氮氣、二氧化碳、水蒸氣等，通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，通過濃硫酸除去水蒸氣；C裝置是反應掉空氣中的氧氣，所以進入D裝置的氣體主要是氮氣，試管體積為50ml，進入的氮氣體積為50ml，通入氮氣目的是把試管中的空氣排凈，避免生成的一氧化氮氣體被氧氣氧化為二氧化氮，無法驗證銅和濃硝酸反應產物中 有一氧化氮氣體生成，依據氣體流向，開關操作是關閉K₃，打開K₁、K₂，讓氮氣把試管中的空氣趕凈，更好的利用後續試驗測定氣體體積和驗證一氧化氮氣體的生成，
故答案為：N₂；排出D中的空氣；關閉K₃ ；打開K₁、K₂；
（3）關閉K₁、K₂，打開K₃，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸，一定發生的反應是銅和濃硝酸反應生成硝酸銅二氧化氮和水，可能發生的反應是濃硝酸變稀後和銅的反應生成硝酸銅一氧化氮和水；D中一定發生反應的離子方程式：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；通過分液漏斗向D中加入CCl₄至滿，因為氮氣和氮氧化物不溶於四氯化碳，是為了把氮氣和生成的氣體全部排入到E裝置吸收，故答案為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（4）DEF在關閉K₃後裝置是一套氣密性完好的裝置，若E中出現倒吸，可以調節F中量氣管的液體高度改變壓強，向下調節量氣管，使E中的壓強減少，防止液體進入E發生倒吸，或直接關閉K₃，不讓液體進入E裝置，故答案為：向下調節量氣管（或及時關閉K₃）；
（5）Ⅰ、E裝置所得溶液調節為100ml，取出25.00mL，加兩滴酚酞，用0.1000mol?L^-1的NaOH溶液滴定，當滴定完成後消耗NaOH溶液18.00mL，可以利用酸鹼恰好反應的定量關系計算即：
設硝酸濃度為C，發生的反應實質是H⁺+OH^-=H₂O，25.00mL×C=18.00mL×0.1000mol?L^-1，C=0.0720mol/L，故答案為：0.0720；
Ⅱ、通過計算分析判斷，E裝置中生成的硝酸溶液體積為100ml，濃度為0.0720mol/L，所以生成硝酸物質的量為0.0072mol，根據化學方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成的一氧化氮氣體物質的量為0.0036mol，在標准狀況下的體積=0.0036mol×22.4L/mol=0.08064L=80.64ml，加上原來試管中的氮氣50ml，共計130.64ml，小於題干中實驗測得的氣體體積139.00ml．說明銅和濃硝酸反應的過程中生成二氧化氮氣體同時也生成了一氧化氮氣體，
故答案為：有；E裝置中生成100mL、0.0720mol?L^-1硝酸時產生的NO約為80.6mL，而試管中原有50mLN₂，二者之和小於139.00mL，說明生成NO₂的同時有NO生成．

『肆』 銅片與濃硝酸反應裝置中氫氧化鈉的作用

氫氧化鈉的作用是為了防止污染.
在試管里盛放足量氫氧化鈉溶液.以吸收反應回產生的氣體NO2.
Cu+4HNO3
（濃）答=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O．
NO2氣體有毒，這個實驗是學生實驗室實驗，為了學生安全，不能任由有毒氣體排放到教室，所以需要加氫氧化鈉並且足量。
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
發生歧化反應，消耗了NO2

『伍』 某興趣小組設計出如右圖所示裝置來改進教材中「銅與硝酸反應」的實驗，以探究化學實驗的綠色化．（1）實

（1）實驗前，關閉活塞b，試管d中加水至浸沒長導管口，塞緊試管c和d的膠塞，加熱c．其內目的是檢查裝置容的氣密性，
故答案為：檢查裝置的氣密性；
（2）濃硝酸和銅反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，反應的化學方程式Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）方案①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②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；③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：③不產生有污染的氮氧化合物，消耗硝酸量最少．

『陸』 圖Ⅰ是實驗室中常用於制備和乾燥氣體的裝置：（1）甲同學用圖Ⅰ裝置、銅和濃硝酸制備並收集乾燥的NO2氣體

（1）圖Ⅰ裝置抄、銅和濃硝酸襲制備並收集乾燥的NO₂氣體，銅和濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮、水，反應的化學方程式Cu+4HNO₃═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O用乾燥劑乾燥後的二氧化氮氣體易與水反應且比空氣重，所以收集用向上排氣法；二氧化氮氣體中存在平衡2NO₂（g）?N₂O₄（g），放入冰水中顏色變淺說明平衡向生成四氧化二氮氣體的方向移動，所以此方向為放熱反應，△H＜0；故答案為：①Cu+4HNO₃═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；②向上排氣法；③＜；
（2）裝置Ⅰ制備製取乾燥的NH₃和O₂的混合氣體，通入裝置Ⅱ在D處發生催化氧化反應，4NH₃+5O₂