Question

5．為了證明銅與稀硝酸反應產生一氧化氮，某校同學設計了一個實驗，其裝置如圖所示（加熱裝置和固定裝置均已略去）．A 為注射器，B 為兩端長短不等的 U 形管，C 是裝有 NaOH 溶液的燒杯 D 處是繞成螺旋狀的銅絲，K₁、K₂是止水夾． 
（1）實驗時，為在 D 處收集到 NO，以便觀察顏色，必須事先在 A 中吸入一定量的空氣．然后關閉（填“關閉”或“打開”）K₁，從 U 形管左端注入稀硝酸，當看到 U 形管右端稀硝酸接觸膠塞時，可以確定 U 形管中空氣已被趕盡．
（2）然后給裝置 B 微微加熱，在裝置 D 處產生無色氣體，其反應的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
（3）如何證明 D 處聚集的是 NO？
（4）實驗現(xiàn)象觀察完畢，為了消除環(huán)境污染，接下來的操作是關閉止水夾K₁，打開止水夾K₂．

Answer 1

分析 （1）在A中吸入一定量的空氣，然后關閉K₁，打開止水夾 K₂，使銅與稀硝酸反應生成的一氧化氮進入集氣瓶；若U形管右端稀硝酸接觸膠塞時，U形管中空氣已被排凈；
（2）稀硝酸與銅反應生成硝酸銅和NO和水，據此寫出反應的離子方程式；
（3）NO為無色，用到空氣后一氧化氮與氧氣反應生成紅棕色的二氧化氮，據此可檢驗NO；
（4）實驗現(xiàn)象觀察完畢，為了消除環(huán)境污染，用氫氧化鈉溶液吸收生成的氮氧化物氣體；

解答 解：（1）在A中吸入一定量的空氣，然后關閉K₁，打開止水夾K₂，使銅與稀硝酸反應生成的一氧化氮進入集氣瓶，當U形管右端稀硝酸接觸膠塞時，可以確定U形管中空氣已被趕盡，
故答案為：關閉；
（2）稀硝酸與銅反應生成硝酸銅和NO，反應的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）B中硝酸和銅反應生成NO，易與氧氣反應，則將A中空氣壓入B中，會有紅棕色氣體生成，如果觀察到紅棕色，則說明生成NO而不是氫氣，
故答案為：打開止水夾K₁，把注射器中的空氣壓入U形管中，若觀察到D處氣體變紅棕色，則證明收集的是NO，而不是H₂；
（4）實驗現(xiàn)象觀察完畢，關閉止水夾K₁，打開止水夾K₂，在重力作用下，U形管右端的紅棕色混合氣體被酸液壓入NaOH溶液中吸收，消除了環(huán)境污染，
故答案為：關閉止水夾K₁，打開止水夾K₂；

點評 本題考查性質方案的設計，涉及銅和稀硝酸的反應、NO性質的檢驗以及尾氣處理，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，側重對學生實驗能力的培養(yǎng)和解題方法的指導，有助于培養(yǎng)學生規(guī)范、嚴謹?shù)膶嶒炘O計和評價能力．