Question

欲用浓硝酸法(测定反应后生成气体的量)测定某铜银合金中铜的质量分数，但资料表明：反应中除了生成NO₂气体外还会有少量的NO生成；常温下NO₂和N₂O₄混合存在，在低于0℃时几乎只有无色的N₂O₄液体或晶体存在。为完成测定并验证确有NO生成，有人设计如下实验：

（1）实验开始前要先打开A部分的活塞K₁，持续通一段时间的氮气再关闭K₁，这样做的目的是___。

（2）装置B瓶的作用是___。

（3）A中的反应停止后，打开D中的活塞K₂，并通入氧气，若反应确有NO产生，则D中应出现的现象是___；实验发现，通入氧气温度的高低对实验现象有较大影响，则为便于观察应通入___(填“冷”或“热”)的氧气。

（4）为减小测量误差，在A中反应完成和D中出现现象后，还应继续进行的操作是___。

（5）实验测得下列数据：所用铜银合金质量：15.0g、浓硝酸：40mL13.5mol/L；实验后A中溶液体积：40mL；H⁺浓度：1.0mol/L。若设反应中硝酸既无挥发也无分解，则：

①参加反应的硝酸的物质的量为___。

②若已测出反应后E装置的生成物中含氮元素的质量，则为确定合金中铜的质量分数还需要测定的数据是___。

（6）若实验只测定 Cu的质量分数，不验证NO的产生，则在铜银合金中与浓硝酸反应后，只需要简单的实验操作可达到目的，请简述实验过程：___。

Answer

排尽装置中的空气 吸收水蒸气，防止水蒸气在C中冷凝后与NO2反应产生NO 出现红棕色气体 热 打开K1、K2持续通入一段时间的N2和O2 0.5mol C中圆底烧瓶在实验前后增加的质量 往剩余溶液中加入过量HCl溶液，过滤、洗涤、干燥、称量

【解析】

实验开始前要先打开A部分的活塞K1，持续通一段时间的氮气再关闭K1，排尽装置中的空气，滴入浓硝酸反应生成二氧化氮和一氧化氮气体，干燥后通过装置C，在低于0℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在，A中的反应停止后，打开D中的活塞K2，并通入氧气，若反应确有NO产生，则D中出现红棕色气体，说明有一氧化氮气体生成，剩余气体用氢氧化钠溶液吸收；

(1)通入氮气是排除装置中的空气，避免生成的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮；

(2)B装置是利用浓硫酸的吸水性吸收气体中的水蒸气避免在C中 冷却后水和二氧化氮反应生成一氧化氮；

(3)一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮气体；温度高反应速率快；

(4)由于装置中有残留的气体，所以要打开K1、K2持续通入一段时间的N2和O2，以把气体完全排尽；

(5)①硝酸的总的物质的量是0.54mol，剩余硝酸是0.04mol，所以参加反应的硝酸是0.54mol-0.04mol=0.5mol；

②要计算铜质量分数，还需要计算出生成的N2O4的质量，所以还需要测量C中烧烧瓶在实验前后增加的质量；

(6)铜银合金和硝酸全部反应生成铜盐和银盐，利用A装置中银离子和氯离子形成的氯化银沉淀称量，计算得到合金中铜的质量分数。

(1)通入氮气是排除装置中的空气，避免生成的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮；

(2)B装置是利用浓硫酸的吸水性吸收气体中的水蒸气避免在C中冷却后水和二氧化氮反应生成一氧化氮；

(3)A中的反应停止后，打开D中的活塞K2再通入氧气，若反应中确有NO产生，一氧化氮和氧气反应生成红棕色气体二氧化氮气体，通入氧气温度越高反应速率越快，因此要通入热的氧气；

(4)由于装置中有残留的气体，所以在A中反应完成和D中出现现象后还须进行的操作是：打开K1、K2持续通入一段时间的N2和O2，以把气体完全排尽；

(5)①硝酸的总的物质的量是0.54mol，剩余硝酸是0.04mol，所以参加反应的硝酸是0.54mol-0.04mol=0.50mol；

②要计算铜质量分数，还需要计算出生成的N2O4的质量．所以还需要测量C中烧烧瓶在实验前后增加的质量；

(6)铜银合金和硝酸全部反应生成铜盐和银盐，利用A装置中银离子和氯离子形成的氯化银沉淀称量，计算得到合金中铜的质量分数，在反应后的混合溶液中A中加入过量的NaCl溶液，过滤后，将沉淀洗涤、干燥，最后称取所得的AgCl沉淀的质量，再进行计算。