Question

硝酸是极其重要的化工原料，工业上将产生的NO₂在密闭容器中用水多次反复循环吸收制备硝酸。

（1）工业上用水吸收NO₂生产HNO₃，生成的气体经多次氧化、吸收的循环操作充分转化为硝酸（假定上述过程无其他损失）。试写出上述反应的化学方程式：___________________________________________。

（2）为了证明NO也可以与氧气和水共同反应生成HNO₃，某学生设计了如图所示装置（有关夹持装置已略去）。

①检查装置气密性良好后，为观察到NO气体生成，打开K₁，关闭K₂，应从U形管的长管口注入稀硝酸至____________后，迅速关闭K₁，观察到U形管内的现象是_______________________________________________________________。

②装置Ⅲ中发生反应的化学方程式为__________________________________。

③蘸NaOH溶液的棉花团的作用是_______________________________________。

④打开K₂，至装置Ⅱ中长玻璃管中的气体呈无色后，打开K₃，反应一段时间后，长玻璃管中并未充满液体。设计简单方法检验长玻璃管中的气体是否含NO________________________________。

Answer

（1）4NO2+O2+2H2O=4HNO3（或分成两个方程式写）

（2）①U形管右侧胶塞下沿 U形管左端液面高于右端，铜丝慢慢溶解，产生无色气体，溶液逐渐变蓝（至少答三点） ②

③吸收氮的氧化物防止污染环境

④再打开K3，若观察到长玻璃管中气体迅速变为红棕色，则证明余气含NO，若无颜色变化，则证明不含NO（其他合理答案也可）

【解析】解答本题要注意以下两点：

（1）根据实验目的和所放置的试剂确定各装置的作用。

（2）三个开关K1、K2、K3的开与关都对实验起着重要作用。

根据实验目的和所放置的试剂可以推断，Ⅰ装置的作用是制备NO，Ⅲ装置的作用是制备O2，Ⅱ装置的作用是证明NO也可以与氧气和水共同作用生成HNO3。

（1）NO2经多次氧化、用水吸收的循环操作，充分转化为硝酸的化学方程式为4NO2+O2+2H2O=4HNO3。

（2）①注入稀硝酸应至U形管右侧胶塞下沿，迅速关闭K1后，U形管左端液面高于右端，铜丝慢慢溶解，产生无色气体，溶液逐渐变蓝。

②装置Ⅲ中发生反应的化学方程式为：

。

③蘸NaOH溶液的棉花团的作用是吸收氮的氧化物，防止污染环境。

④再打开K3，若观察到长玻璃管中气体迅速变为红棕色，则证明余气含NO，若无颜色变化，则证明不含NO。