Question

1．某學習小組為證明并觀察銅與稀HNO₃反應的產物是NO，設計了如圖1所示的實驗裝置．請你根據他們的思路，回答有關的問題．
（一）實驗儀器：大試管、玻璃導管、橡皮塞、燒杯、棉花、注射器．
（二）實驗藥品：銅絲、稀硝酸、碳酸鈣顆粒、燒堿溶液．
（三）實驗原理：
銅與稀硝酸反應的離子反應方程式①3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（四）實驗步驟：
（1）按圖1所示連接好裝置，檢驗裝置的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管的橡皮塞；
（3）讓試管中的反應進行一段時間后，用蘸有NaOH溶液的棉花團封住導管口；
（4）將銅絲向下移動插入試管液體中，使之與稀硝酸反應；
（5）把注射器的針孔插入試管口的橡皮塞中，緩慢向試管內推入空氣．
（五）實驗討論：
（1）實驗步驟②的目的是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O（寫出反應的離子方程式，結合文字說明）④利用CO₂排出試管中的空氣，防止O₂與NO反應；
（2）實驗步驟⑤的目的是2NO+O₂=2NO₂（寫出反應的化學方程式，結合文字說明）
⑤氣體由無色變紅棕色證明Cu與稀硝酸反應生成NO．
（六）實驗評價：
該裝置的優點是（任寫一個即可）⑥使用可抽動的銅絲能隨時控制反應的開始和結束，節約藥品用量，減少污染氣體的產生（或使用蘸有NaOH溶液的棉花團封住導管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣）；有同學提出：增加如圖2所示裝置，在步驟②完成后，當有明顯現象再撤去該裝置，并繼續步驟③的“用蘸有NaOH溶液的棉花團封住導管口”．請評價他的做法⑦通過石灰水變渾濁的現象準確判斷試管內無空氣后，才進行步驟④，使得出的結論更科學．

Answer 1

分析 ①銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、NO和水；
②對于氣體的制備，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，故制取一氧化氮之前，應先排凈裝置中空氣，可用碳酸鈣和硝酸反應產生的二氧化碳來排凈空氣；
④氮的氧化物為大氣污染物，應用堿液來吸收；
⑤一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮；
⑥從節約原理和防止污染環境分析；
⑦增加如圖2所示裝置，在步驟②完成后，當有明顯現象時，說明裝置是充滿二氧化碳，這樣可以排除空氣中的氧氣對實驗的干擾．

解答 解：①銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、NO和水，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；
②對于氣體的制備，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，故制取一氧化氮之前，應先排凈裝置中空氣，可用碳酸鈣和硝酸反應產生的二氧化碳來排凈空氣；
故答案為：CaCO₃顆粒；
④一氧化氮易和空氣中氧氣反應，故應先排凈裝置中空氣，所以實驗②的目的是利用CO₂排出試管中的空氣，防止O₂與NO反應，反應的離子方程式為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；
⑤一氧化氮為無色氣體，二氧化氮為紅棕色氣體，當通入空氣，氧氣和一氧化氮反應生成二氧化氮，反應方程式為2NO+O₂=2NO₂，所以實驗步驟⑤的目的是氣體由無色變紅棕色證明Cu與稀硝酸反應生成NO，
故答案為：2NO+O₂=2NO₂；氣體由無色變紅棕色證明Cu與稀硝酸反應生成NO；
⑥使用可抽動的銅絲能隨時控制反應的開始和結束，節約藥品用量，減少污染氣體的產生，使用蘸有NaOH溶液的棉花團封住導管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣；
故答案為：使用可抽動的銅絲能隨時控制反應的開始和結束，節約藥品用量，減少污染氣體的產生（或使用蘸有NaOH溶液的棉花團封住導管口，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，當有明顯現象時，說明裝置是充滿二氧化碳，這樣可以排除空氣中的氧氣對實驗的干擾，所以該同學的做法通過石灰水變渾濁的現象準確判斷試管內無空氣后，才進行步驟④，使得出的結論更科學，
故答案為：通過石灰水變渾濁的現象準確判斷試管內無空氣后，才進行步驟④，使得出的結論更科學．

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，難度中等．