Question

16．用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？把導管b的下端浸入水中，用手緊握捂熱試管a，導管中會有氣泡冒出，松手后，水又會回升到導管b中
（2）撥開試管a的橡皮塞，加入10ml6mol•L^-1稀HNO₃和1g薄銅片，立即將帶有導管的橡皮塞塞緊試管口，反應開始時速度緩慢，逐漸加快，請寫出試管a中所發生的所有反應的方程式①3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；②2NO+O₂=2NO₂；③3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（3）從反應開始到反應結束，預期試管a中可觀察到哪些現象？請依次逐一寫出．①銅片和稀HNO₃反應，有無色氣泡產生，開始緩慢后來加快；②試管上部氣體由無色變為淺棕色，又變為無色；③試管a中的溶液由無色變為淺藍色；④反應結束后，銅片全部消耗完
（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，而NO₂又易溶于水并與水反應，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到一定高度，此后又落回．等到試管上部空氣中的O₂消耗完以后，NO就會從管口冒出．
（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，將試管又再倒置于水槽中，松開拇指，此時可觀察到什么現象？松開拇指后NO與空氣中的氧氣反應：2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，導致氣體體積減小，液面上升，試管內氣體又變為無色．

Answer 1

分析 （1）由該裝置圖可知，采用“微熱法”檢驗氣密性；
（2）Cu和稀硝酸反應生成硝酸銅、NO和水，NO易被氧氣氧化生成二氧化氮；
（3）由發生的反應3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、2NO+O₂=2NO₂可知，銅片逐漸變小直至消失，溶液中有無色氣泡產生，該氣體在試管上部變為紅棕色，試管中的溶液由無色變為淺藍色；
（4）生成NO可與氧氣反應生成二氧化氮，且二氧化氮易溶于水且與水反應，可導致壓強減小；
（5）松開拇指后NO與空氣中的氧氣反應：2NO+O₂=2NO₂，而生成NO₂，再投入水中時發生反應：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，導致氣體體積減小，液面上升．

解答 解：（1）由該裝置圖可知，采用“微熱法”檢驗氣密性，步驟為：把導管b的下端浸入水中，用手握住試管a，若b導管口處有氣泡冒出，放手后在導管b中形成一段水柱，則證明裝置氣密性良好，
故答案為：把導管b的下端浸入水中，用手緊握捂熱試管a，導管中會有氣泡冒出，松手后，水又會回升到導管b中．
（2）Cu和稀硝酸反應生成硝酸銅、NO和水，NO易被氧氣氧化生成二氧化氮，所以涉及的反應方程式為3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、2NO+O₂=2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案為：①3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；②2NO+O₂=2NO₂；③3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（3）由發生的反應3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、2NO+O₂=2NO₂可知，銅片逐漸變小直至消失，溶液中有無色氣泡產生，該氣體在試管上部變為紅棕色，試管中的溶液由無色變為淺藍色，反應結束后，銅片全部消耗完，
故答案為：①銅片和稀HNO₃反應，有無色氣泡產生，開始緩慢后來加快；②試管上部氣體由無色變為淺棕色，又變為無色；③試管a中的溶液由無色變為淺藍色；④反應結束后，銅片全部消耗完；
（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，原因是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，而NO₂又易溶于水并與水反應，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到一定高度，此后又落回．等到試管上部空氣中的O₂消耗完以后，NO就會從管口冒出，
故答案為：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，而NO₂又易溶于水并與水反應，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到一定高度，此后又落回．等到試管上部空氣中的O₂消耗完以后，NO就會從管口冒出；
（5）松開拇指后NO與空氣中的氧氣反應：2NO+O₂=2NO₂，而生成NO₂，再投入水中時發生反應：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，導致氣體體積減小，液面上升，試管內氣體又變為無色，
故答案為：松開拇指后NO與空氣中的氧氣反應：2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，導致氣體體積減小，液面上升，試管內氣體又變為無色．

點評 本題以硝酸的性質為載體綜合考查性質實驗的設計，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，注意把握相關物質的性質，明確實驗目的和原理是解答該題的關鍵，注意相關實驗操作方法的注意事項，題目難度中等．