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某同学设计如图装置探究硝酸与

发布时间:2022-06-09 06:06:57

⑴ 某同学设计如图装置,研究非金属元素性质变化规律.(1)已知硅酸(H 2 SiO 3 )是一种难溶于水的弱酸,

(1)现有硝酸溶液、碳酸钙、澄清石灰水、硅酸钠溶液,选择试剂用如图装置证明:酸性: 3 >H 2 CO 3 >H 2 SiO 3 ;因此先加入硝酸和碳酸钙反应生成二氧化碳,二氧化碳通入硅酸钠溶液生成硅酸沉淀;装置C中反应是:CO 2 +SiO 3 2- +H 2 O=H 2 SiO 3 ↓+CO 3 2-
故答案为:硝酸溶液;碳酸钙;硅酸钙;产生白色沉淀;CO 2 +SiO 3 2- +H 2 O=H 2 SiO 3 ↓+CO 3 2-
(2)利用如图装置证明氯气氧化性强于碘单质的氧化性,C中发生的是氯气和碘离子的反应生成碘单质,碘单质遇淀粉变蓝,所以C中加入淀粉碘化钾;反应的离子方程式为:2I - +Cl 2 ═I 2 +2Cl - ;生成的氯气有毒需要尾气吸收,在C后加成氢氧化钠溶液的烧杯吸收氯气;
故答案为:淀粉-KI溶液;溶液变蓝色;2I - +Cl 2 ═I 2 +2Cl - ;增加装有氢氧化钠溶液的尾气吸收装置;
(3)如果C中装饱和氢硫酸溶液,A中装浓盐酸,B中装高锰酸钾溶液,反应开始后观察现象是C中产生淡黄色沉淀,反应的化学方程式为:Cl 2 +H 2 S═S↓+2HCl;证明氯元素比硫元素非金属性强,故答案为:Cl 2 +H 2 S═S↓+2HCl;强;

⑵ 某研究性学习小组设计不同实验方案来研究硝酸的性质.(1)甲组同学设计如图装置来证实稀硝酸与铜反应,

(1)因空气不溶于水,要排尽空气,可以通过把朝上针筒倒放,故答案为:针头朝上倒放;
①为将针筒内气体排除,应推活栓,使针头内充满水,故答案为:推活栓,使针头内充满水;
②硝酸具有强氧化性,能氧化单质铜生成硝酸铜,溶液呈蓝色,生成无色气体NO,反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,
故答案为:无色;3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
③要验证NO,可利用其极易被氧气氧化生成红棕色二氧化氮来实现,方法是往针筒内抽气,气体由无色变红棕色,
故答案为:往针筒内抽气,气体由无色变红棕色;
(2)①因为反应中硝酸过量,而铜的质量也是相等的,即生成的硝酸铜的浓度是相同的,
故答案为:不同意;相同质量的铜与相同体积且过量的硝酸反应生成的铜离子浓度相同;
②硝酸是不稳定的,在加热的条件下,硝酸也会分解生成二氧化氮,二氧化氮和与氧气反应生成硝酸,反应的方程式为4NO2+O2+2H2O=4HNO3
故答案为:过量的硝酸分解会产生红棕色的NO2;4NO2+O2+2H2O=4HNO3
③方案一和三均引起环境污染,说以方案二是最好的,故答案为:方案二.

⑶ 甲、乙两同学用下图所示装置进行实验,探究硝酸与铁反应的产物. 文献记载:I.在浓硝酸和活泼金属反应

(1)常温时,铁和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜,阻止了铁和浓硝酸进一步反应,即产生钝化现象,所以滴入浓硝酸加热前没有明显现象,
故答案为:常温时,铁遇浓硝酸形成致密氧化膜,阻止反应进一步发生;
(2)生成-3价氮的化合物是氨气,氨气极易溶于水生成氨水,氨水电离生成铵根离子,检验铵根离子的方法是:取少量反应后A中溶液于试管中,向其中加入浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸接近试管口.若试纸变蓝,则A中生成NH 4 + ,故答案为:取少量反应后A中溶液于试管中,向其中加入浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸接近试管口.若试纸变蓝,则A中生成NH 4 +
(3)取少量B中溶液,加热,棕色溶于变浅,有无色气体逸出,且该气体在空气中变为红棕色,应为可逆反应FeSO 4 +NO?Fe(NO)SO 4 (棕色)是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,导致Fe(NO)SO 4 (棕色)降低,所以溶液颜色变浅,故答案为:棕色溶液变浅(或绿),无色气体逸出,且在空气中变为红棕色;FeSO 4 +NO?Fe(NO)SO 4 (棕色)△H<0正反应放热,加热后,平衡向逆反应方向移动;
(4)二氧化氮和水反应生成的一氧化氮能使硫酸亚铁溶液变成棕色,所以不能证明铁和浓硝酸反应过程中NO生成,为排除生成的NO干扰,把浓硝酸换成稀硝酸,稀硝酸和铜反应生成无色的一氧化氮,没有二氧化氮生成,则A中气体是无色的,且B中溶液变为棕色,则说明生成的一氧化氮和硫酸亚铁反应生成棕色,从而说明A中无色气体是一氧化氮,
故答案为:浓硝酸换成稀硝酸;A中没有红棕色气体生成,B中溶液变为棕色;
(5)亚铁离子的特征反应是:亚铁离子和铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀,铁离子的特征反应是:铁离子和无色的硫氰化钾溶液反应血红色溶液,故选cd.

⑷ 甲、乙两同学用下图所示装置进行实验,探究硝酸与铁反应的产物。 文献记载:Ⅰ.在浓硝酸与活泼金属反应过

(1)常温时,铁遇来浓硝酸形成致密氧化膜源,阻止反应进一步发生(答“钝化”也可)
(2)取少量反应后A中溶液放入试管中,向其中加入浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸接近试管口。若试纸变蓝,则A中生成N Fe(NO)SO 4 (棕色)ΔH<0,正反应放热,加热后,平衡向逆反应方向移动
(4)浓硝酸换成稀硝酸A中没有红棕色气体生成,B中溶液变为棕色
(5)D

⑸ 某学习小组设计了如图装置进行浓、稀硝酸分别与NO反应的实验,以探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱(夹持仪

(1)根据装置特点和实验目的,装置②产生NO,二氧化氮与水反应生成NO,故装置②中盛放水,装置④检验浓硝酸能将NO氧化成NO 2 ,故装置④中盛放浓硝酸,装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO 2 防止污染大气.
故答案为:水、浓硝酸、氢氧化钠溶液;
(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰,所以滴加浓HNO 3 之前需要通入一段时间N 2 赶走装置中的空气,同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出.
故答案为:赶净装置中的空气,使整个装置充满氮气,防止装置②中反应生成的NO被空气氧化;将装置⑤中的导管末端伸入倒置的烧瓶内;
(3)Cu与浓HNO 3 反应生成Cu(NO 3 2 、NO 2 、H 2 O,反应方程式为Cu+4HNO 3 (浓)=Cu(NO 3 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O.
故答案为:Cu+4HNO 3 (浓)=Cu(NO 3 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O;
(4)装置②中盛放H 2 O,使NO 2 与H 2 O反应3NO 2 +H 2 O=2HNO 3 +NO,生成NO;装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO 2 防止污染大气,NaOH溶液与NO 2 反应生成NaNO 3 与NaNO 2 ,反应离子方程式为2NO 2 +2OH - =NO 3 - +NO 2 - +H 2 O.
故答案为:将NO 2 转化为NO;2NO 2 +2OH - =NO 3 - +NO 2 - +H 2 O;
(5)NO通过稀HNO 3 溶液后,若无红棕色NO 2 产生,说明稀HNO 3 不能氧化NO,所以盛放稀HNO 3 装置的液面上方没有颜色变化即可说明之.装置④中盛放的是浓HNO 3 ,若浓HNO 3 能氧化NO则装置④液面的上方会产生红棕色气体.
故答案为:装置③中液面上方气体仍为无色,装置④中液面上方气体由无色变为红棕色;
(6)要证明是Cu(NO 3 2 浓度过低或是溶解了NO 2 导致装置①中溶液呈绿色,一是可设计将溶解的NO 2 赶走,再观察颜色变化,a、c方案符合;二是增加溶液中Cu(NO 3 2 溶液的浓度,观察反应后的颜色变化,d方案符合.
故选:a c d.

⑹ 某研究性学习小组利用图1装置研究硝酸的性质.实验一、甲组同学设计如图1装置来证实稀硝酸与铜反应生成NO

(1)铜与稀硝酸反应生成硝酸铜与一氧化氮,反应的离子方程式为:3Cu+8H++2NO3-═Cu2++2NO↑+4H2O,
故答案为:3Cu+8H++2NO3-═Cu2++2NO↑+4H2O;
(2)一氧化氮是无色气体,要证明生成一氧化氮,可根据二氧化氮的颜色判断是否有一氧化氮生成,一氧化氮和氧气反应生成红棕色二氧化氮,使一氧化氮和空气接触即可,即打开活塞A,有红棕色气体产生说明确实有一氧化氮生成,
故答案为:打开活塞A,有红棕色气体产生,证明生成的无色气体是NO;
(3)一氧化氮有毒且易和氧气反应生成二氧化氮,一氧化氮不和水反应,所以不能用排空气法收集,应该用排水法收集,排水装置中,气体的进出口符合“短进长出”的原则,
故选CE;
(4)加热绿色溶液气体的溶解量减小,或向该绿色溶液中通入氮气,或向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,都能改变溶液中溶解气体的量,故①③④都正确,而加水稀释绿色溶液,由于溶液浓度变小,溶液的颜色会变化,而且加水后气体的溶解量加大,溶液的颜色也会发生变化,故不能进行判断,
故选①③④.

⑺ 某兴趣小组设计出下图所示装置来进行“铜与硝酸反应”实验,以探究化学实验的绿色化.(1)实验前,关闭

(1)因实验前要检查装置气密性,这是检查装置气密性的常见方法,故答案为:检查装置气密性;
(2)因铜与浓硝酸反应:Cu+4HNO 3 (浓)=Cu(NO 3 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O,由a向c中加2mL蒸馏水,硝酸进行的稀释,反应变缓,同时因二氧化氮能与水反应:3NO 2 +2H 2 O=2HNO 3 +NO,c中气体颜色变浅,故答案为:Cu+4HNO 3 (浓)=Cu(NO 3 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O;反应变缓,气体颜色变淡;
(3)铜与浓硝酸制取硝酸铜时的方程式是:Cu+4HNO 3 (浓)=Cu(NO 3 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O,生成的NO 2 会造成大气污染,硝酸的利用率为
1
2

铜与稀硝酸制取硝酸铜时的方程式是:3Cu+8HNO 3 (稀)=3Cu(NO 3 2 +2NO↑+4H 2 O,生成的NO也会造成大气污染,硝酸的利用率为
3
4

此过程用方程式可表示为:2Cu+O 2
.
2CuO,CuO+2HNO 3 =Cu(NO 3 2 +H 2 O,从过程可以看出该过程不会产生有毒气体,环保且没有多消耗原料,故答案为:丙;耗酸量最少,无污染;
(4)根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,利用KMnO 4 与浓盐酸反应:2KMnO4KMnO 4 +16HCl=2KCl+2MnCl 2 +5Cl 2 ↑+8H 2 O,
再利用产生的氯气与KBr溶液反应得到溴:Cl 2 +2KBr=2KCl+Br 2 ,所以c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色,同时要注意尾气吸收,
故答案为:KMnO 4 ;KBr溶液(含Br - 的溶液);c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色;没有处理尾气.

⑻ 某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验,以探究化学实验的绿色化.(固定装置略

(1)分析装置图设计检验该装置的气密性的方法,把d中的短导管伸入到水槽中的液面下,关闭b的旋塞,用手握住试管C,导管口有气泡冒出,停止加热时,导管口有回流水柱;
故答案为:把d中的短导管伸入到水槽中的液面下,关闭b的旋塞,用手握住试管C,导管口有气泡冒出,停止加热时,导管口有回流水柱;
(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2mL浓硝酸,c中反应的化学方程式是铜和浓硝酸反应生成硝酸铜,二氧化氮和水,反应的化学方程式为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO32+2NO2↑+2H2O;再由a向c中加2mL蒸馏水,硝酸溶液稀释,反应速率减慢,所以c中的实验现象是反应变缓,气体颜色变淡;
故答案为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO32+2NO2↑+2H2O,反应变缓,气体颜色变淡;
(3)方案甲是铜和浓硝酸反应生成硝酸铜,二氧化氮和水,有污染气体生成,不能体现绿色化学理念;方案乙是稀硝酸和铜反应生成硝酸铜,一氧化氮和水,有污染气体生成,不能体现绿色化学理念;丙是利用铜和氧气反应生成氧化铜,氧化铜和硝酸反应生成硝酸铜,反应过程中无污染气体生成,能体现绿色化学理念,
故答案为:丙,不产生有污染的氮氧化合物,消耗硝酸量最少;
(4)用上述装置进行实验证明氧化性:KMnO4>Cl2>Br2,依据氧化还原反应中氧化剂氧化性大于氧化产物设计,c中加入高锰酸钾,分液漏斗中加入浓盐酸,d中加入溴化钾溶液,分液漏斗中的浓盐酸滴入高锰酸钾反应生成黄绿色气体氯气,通过d氧化溴离子为溴单质溶液变棕红色,证明氧化性为KMnO4>Cl2>Br2;由于生成产物中含有污染空气的气体,需要添加尾气处理装置;
故答案为:c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色;没有处理尾气;

⑼ 某同学用图示装置进行铁和稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究.a.向广口瓶内注入足量热NaOH溶液,将

(1)实验前检验气密性的方法是:关闭止水夹,通过分液漏斗向广口瓶中加水,当水不能顺利滴下时停止加水,观察分液漏斗中水位,若水位不下降,则说明装置气密性良好;
故答案为:通过分液漏斗向广口瓶中加水,当水不能顺利滴下时停止加水,观察分液漏斗中水位,若水位不下降,则说明装置气密性良好;
(2)红磷能够在氧气中燃烧生成固体五氧化二磷,燃烧红磷的目的除去广口瓶内的氧气,避免干扰产物成分的检验,
故答案为:除去广口瓶内的氧气,避免干扰产物成分的检验;
(3)一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,为证明气体产物为NO,可以向瓶内通入少量氧气,通过瓶内气体颜色的变化,证明气体产物为NO;
故答案为:打开止水夹,向瓶内通入少量空气;
(4)Fe元素有+2价、+3价,所以假设1:产物中只有+2价铁;假设2:产物中只有+3价铁;假设3:产物中既含有+2价又有+3价铁元素,
故答案为:产物中只有+3价铁;
(5)二价铁离子具有还原性能够被氧化剂双氧水氧化成三价铁离子,三价铁遇到硫氰酸根离子显红色,所以取小烧杯中反应溶液少许放入一支试管中,滴加几滴KSCN溶液,溶液不显红色,再向其中加少量H2O2溶液,溶液显红色,则证明假设1成立;
故答案为:取小烧杯中反应溶液少许放入一支试管中,滴加几滴KSCN溶液,溶液不显红色,再向其中加少量H2O2溶液,溶液显红色,则证明假设1成立;
(6)氮的氧化物有毒,不能直接排放到空气中,通入氧气后可以用氢氧化钠溶液吸收;
反应后如果所得溶液中n(Fe2+):n(Fe3+)=3:1时,说明硝酸与铁反应即生成硝酸亚铁又生出硝酸铁,依据得失电子守恒可知其离子方程式为:4Fe+12H++3NO3-=3Fe2++Fe3++3NO↑+6H2O;
故答案为:实验结束后,热NaOH溶液在充入足量空气(或氧气)条件下,将瓶中氮的氧化物完全吸收防止空气污染;4Fe+12H++3NO3-=3Fe2++Fe3++3NO↑+6H2O.

⑽ 某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验,以探究化学实验的绿色化。

(1)检查装置气抄密性
(2)Cu+4HNO 3 (浓)==Cu(NO 3 ) 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O;反应变缓,气体颜色变淡
(3)丙;耗酸量最少,无污染
(4)向d中加入KBr溶液,c中加入固体KMnO 4 ,由a向c中加入浓盐酸;c中有黄绿色气体产生,d中溶液变为黄棕色;没有处理尾气

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