Question

已知：Cu+4HNO₃(浓)====Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O。为探究如何尽可能多地使NO₂被水吸收，某活动小组设计并完成了以下实验。

（1）活动小组同学利用铜与浓硝酸反应制取NO₂、过氧化氢溶液与MnO₂制取O₂。

①根据反应原理他们选用了相同的装置　　　　(填“图1”或“图2”)分别制取NO₂和O₂。

②写出铜与浓硝酸反应的离子方程式　                               。

③过氧化氢溶液与MnO₂制取O₂时，MnO₂的作用是

_________________________________________________________________。

④收集NO₂可采用的方法是　                                      。

（2）活动小组的同学做了如下准备：用气囊收集好纯净的O₂；收集了一试管NO₂；用干燥的烧瓶收集了一定比例的NO₂和O₂混合气体。

①为了尽可能多地使NO₂被水吸收，并达到较好的实验效果，利用图3吸收气体时，用气囊通入O₂与直接利用制气装置制取并通入O₂相比，其优点是           

　                                                               。

②利用图4吸收气体时，其操作和现象为                              

　                                                             。

③NO₂、O₂、H₂O反应的产物为硝酸，反应中NO₂和O₂物质的量之比a∶b=　　　　；标准状况下，若图4中混合气体NO₂和O₂比例为a∶b，当混合气体全部被吸收时所得溶液物质的量浓度为　　　　mol·L^-1(保留两位有效数字)。

Answer

（1）①图2

②Cu+4H++2N====Cu2++2NO2↑+2H2O

③催化作用 ④瓶口向上排空气法

（2）①有利于控制氧气气流的速度(控制氧气的量)

②将胶头滴管中的水挤压进烧瓶，然后打开止水夹，可以看到烧杯中的水进入烧瓶形成喷泉

③4∶1 0．036

【解析】

试题分析：（1）①实验室用铜和浓硝酸制取二氧化氮，用双氧水和二氧化锰制取氧气，它们都是采用固体和液体混合不加热来制取气体，故选图2；②铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、水和二氧化氮，离子方程式为Cu+4H++2N====Cu2++2NO2↑+2H2O；③二氧化锰能加快双氧水的分解，且二氧化锰的质量和化学性质都不变，所以作催化剂；④二氧化氮易和水反应，所以不能用排水集气法收集，二氧化氮的密度大于空气的密度，可以采用瓶口向上排空气法收集；（2）①可以根据气泡来判断氧气的流速，从而控制氧气的量；②将胶头滴管中的水挤压进烧瓶，烧瓶内气体和水反应导致气体压强减小，外界大气压不变，然后打开止水夹，水会进入烧瓶，所以可以看到烧杯中的水进入烧瓶形成喷泉；③二氧化氮和氧气、水反应生成硝酸，反应方程式为4NO2+O2+2H2O====4HNO3，通过方程式知，二氧化氮和氧气的物质的量之比是4∶1；设烧瓶的体积为VL，混合气体NO2和O2比例为a∶b，通过题意知，二氧化氮和氧气完全被吸收，说明二氧化氮和氧气恰好反应，物质的量之比为4∶1，根据氮原子守恒知，n(HNO3)=n(NO2)=mol=mol，气体完全被吸收，所以溶液的体积等于烧瓶的体积V，硝酸的物质的量浓度c(HNO3)=mol÷VL===0．036 mol·L-1。

考点：氮氧化物的产生及转化