Question

1．某學(xué)習(xí)小組為證明并觀察銅與稀HNO₃反應(yīng)的產(chǎn)物是NO，設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置．請(qǐng)你根據(jù)他們的思路，回答有關(guān)的問題．
（一）實(shí)驗(yàn)儀器：大試管、玻璃導(dǎo)管、橡皮塞、燒杯、棉花、注射器．
（二）實(shí)驗(yàn)藥品：銅絲、稀硝酸、碳酸鈣顆粒、燒堿溶液．
（三）實(shí)驗(yàn)原理：
銅與稀硝酸反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式①3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（四）實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）按圖1所示連接好裝置，檢驗(yàn)裝置的②氣密性；
（2）向試管中加入一定量的固體藥品（填化學(xué)式）③CaCO₃顆粒，然后向試管中倒入過量的稀硝酸，并迅速塞緊帶銅絲和導(dǎo)管的橡皮塞；
（3）讓試管中的反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口；
（4）將銅絲向下移動(dòng)插入試管液體中，使之與稀硝酸反應(yīng)；
（5）把注射器的針孔插入試管口的橡皮塞中，緩慢向試管內(nèi)推入空氣．
（五）實(shí)驗(yàn)討論：
（1）實(shí)驗(yàn)步驟②的目的是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O（寫出反應(yīng)的離子方程式，結(jié)合文字說明）④利用CO₂排出試管中的空氣，防止O₂與NO反應(yīng)；
（2）實(shí)驗(yàn)步驟⑤的目的是2NO+O₂=2NO₂（寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，結(jié)合文字說明）
⑤氣體由無(wú)色變紅棕色證明Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO．
（六）實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)：
該裝置的優(yōu)點(diǎn)是（任寫一個(gè)即可）⑥使用可抽動(dòng)的銅絲能隨時(shí)控制反應(yīng)的開始和結(jié)束，節(jié)約藥品用量，減少污染氣體的產(chǎn)生（或使用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣）；有同學(xué)提出：增加如圖2所示裝置，在步驟②完成后，當(dāng)有明顯現(xiàn)象再撤去該裝置，并繼續(xù)步驟③的“用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口”．請(qǐng)?jiān)u價(jià)他的做法⑦通過石灰水變渾濁的現(xiàn)象準(zhǔn)確判斷試管內(nèi)無(wú)空氣后，才進(jìn)行步驟④，使得出的結(jié)論更科學(xué)．

Answer 1

分析 ①銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、NO和水；
②對(duì)于氣體的制備，組裝完裝置，需檢查氣密性；
③一氧化氮易與空氣中氧氣反應(yīng)，故制取一氧化氮之前，應(yīng)先排凈裝置中空氣，可用碳酸鈣和硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳來(lái)排凈空氣；
④氮的氧化物為大氣污染物，應(yīng)用堿液來(lái)吸收；
⑤一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮；
⑥從節(jié)約原理和防止污染環(huán)境分析；
⑦增加如圖2所示裝置，在步驟②完成后，當(dāng)有明顯現(xiàn)象時(shí)，說明裝置是充滿二氧化碳，這樣可以排除空氣中的氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾．

解答 解：①銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、NO和水，反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
②對(duì)于氣體的制備，組裝完裝置，需檢查氣密性，
故答案為：氣密性；
③一氧化氮易與空氣中氧氣反應(yīng)，故制取一氧化氮之前，應(yīng)先排凈裝置中空氣，可用碳酸鈣和硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳來(lái)排凈空氣；
故答案為：CaCO₃顆粒；
④一氧化氮易和空氣中氧氣反應(yīng)，故應(yīng)先排凈裝置中空氣，所以實(shí)驗(yàn)②的目的是利用CO₂排出試管中的空氣，防止O₂與NO反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；利用CO₂排出試管中的空氣，防止O₂與NO反應(yīng)；
⑤一氧化氮為無(wú)色氣體，二氧化氮為紅棕色氣體，當(dāng)通入空氣，氧氣和一氧化氮反應(yīng)生成二氧化氮，反應(yīng)方程式為2NO+O₂=2NO₂，所以實(shí)驗(yàn)步驟⑤的目的是氣體由無(wú)色變紅棕色證明Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO，
故答案為：2NO+O₂=2NO₂；氣體由無(wú)色變紅棕色證明Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO；
⑥使用可抽動(dòng)的銅絲能隨時(shí)控制反應(yīng)的開始和結(jié)束，節(jié)約藥品用量，減少污染氣體的產(chǎn)生，使用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣；
故答案為：使用可抽動(dòng)的銅絲能隨時(shí)控制反應(yīng)的開始和結(jié)束，節(jié)約藥品用量，減少污染氣體的產(chǎn)生（或使用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣）；
⑦增加如圖2所示裝置，在步驟②完成后，當(dāng)有明顯現(xiàn)象時(shí)，說明裝置是充滿二氧化碳，這樣可以排除空氣中的氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，所以該同學(xué)的做法通過石灰水變渾濁的現(xiàn)象準(zhǔn)確判斷試管內(nèi)無(wú)空氣后，才進(jìn)行步驟④，使得出的結(jié)論更科學(xué)，
故答案為：通過石灰水變渾濁的現(xiàn)象準(zhǔn)確判斷試管內(nèi)無(wú)空氣后，才進(jìn)行步驟④，使得出的結(jié)論更科學(xué)．

點(diǎn)評(píng) 本題以硝酸的性質(zhì)為載體綜合考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮�理是解答該題的關(guān)鍵，注意相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作方法的注意事項(xiàng)，難度中等．