Question

用以下示意圖中的簡易裝置可以進行氣體的發生和收集。

（1）實驗前應如何檢查該裝置的氣密性？

（2）撥開試管a的橡皮塞，加入10mL 6mol/L稀硝酸和1g薄銅片，立即將帶有導管的橡皮塞塞緊試管口。反應開始時速度較慢，逐漸加快。請寫出在試管a中所發生的所有反應方程式                       。

（3）從反應開始到反應結束，預期在試管a中可觀察到哪些現象？請逐一寫出。

（4）在反應開始時，可觀察到導管b中的水面先沿導管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有氣泡從管口冒出。試說明反應開始時，導管中水面先上升的原因             。

（5）試管c收集滿氣體后，用拇指堵住管口，取出水槽。將管口向上，松開拇指，片刻后，再次堵住管口，將試管又倒置于水槽中，松開拇指。此時什么現象？                                                                                                                 

Answer 1

（1）把導管b的下端浸入水中，用手緊握焐熱試管a，導管口會有氣泡冒出；松開手后，水又會回升到導管b中。

（2）①3Cu+3HNO₃=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O

②2NO+O₂=2NO₂

（3）①銅片和硝酸反應，有無色氣泡產生，反應速度開始緩慢，逐漸加快；

②試管a上部空間由無色變為淺棕色，又變為無色

③試管a中的溶液由無色變成淺藍色

④反應結束時，銅片全部反應完

（4）由于反應開始時產生的NO和試管a上部空氣中的O₂作用生成NO₂；NO₂易溶于水并于水起反應；使裝置內氣體的壓強暫時減小，所以導管中的水面會先上升至一定高度。

（5）①水進入試管，上升到一定高度

②試管中氣體的顏色由棕紅色變為無色。

解析:

本題借助Cu與稀HNO₃制NO的實驗，著重對實驗能力中的觀察能力進行了考查。化學實驗現象常有物態變化以及聲、光、熱等物理現象伴生，更有以不同現象表征的新物質生成。在進行化學實驗時必須對這些諸多因素的事實進行全面而細致觀察。在觀察、記錄的基礎上，還必須對觀察結果進行初步加工和分析。"觀"而不"察"，只"看"不"想"，不經過思維加工，就不是完全意義上的觀察。

（1）檢查氣密性是制備氣體實驗的一個必須步驟。題中為制備NO的簡易裝置，檢查氣密性采用的仍然是常規的基本方法。

（2）發生的反應有兩個：一是Cu與稀HNO₃生成NO的反應；二是NO與試管內空氣中的氧氣生成NO₂的反應。

（3）觀察的現象應包括反應進行的劇烈程度，生成氣體的顏色；溶液顏色的變化；氣體顏色變化；題中已告知Cu與HNO₃的量，根據方程式可算得HNO₃過量，那么反應結束時，Cu片應消失。

（4）導管中水面上升，說明導管及試管內氣體壓強減小，也就是氣體物質的量減小。反應開始時，產生的NO與試管中的O₂作用：O₂+2NO=2NO₂，NO₂又跟水作用：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，1mol O₂最終生成了體積NO，壓強減小。

（5）試管c中集滿NO，取出后，松開拇指，NO會被空氣中氧氣氧化為棕色的NO₂。將試管再倒置于水中，由于NO₂與H₂O反應，氣體體積減小，水面上升，且管內氣體由棕色變為無色。