Question

某學習小組為證明并觀察銅與稀HNO₃反應的產物是NO，設計了如下圖所示的實驗裝置。請你根據他們的思路，完成下述的實驗報告。

（1）實驗儀器：試管、導管、燒杯、棉花、注射器。

（2）實驗藥品：銅絲、稀硝酸、燒堿溶液、鐵粉、CaCO₃顆粒。

（3）實驗原理：

銅與稀硝酸的離子反應方程式                                           。

（4）實驗步驟：

①實驗開始時，必須進行的第一步操作是檢驗裝置的           ；

②向試管中加入一定量的固體藥品         ，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反應一段時間后，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，使之與硝酸反應；

⑤將注射器插入試管口的橡皮塞中，向試管內推入空氣。

（5）實驗討論：

①實驗步驟②的目的是                                              ；

②實驗步驟③的目的是                                              ；

③實驗步驟⑤觀察到的現象是                                        。

（6）實驗評價：

該裝置的優點是（只填一個優點即可）                                 。

 

Answer 1

【答案】

（12分）（3）3Cu+8H⁺ + 2NO₃^－＝3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O（2分）

（4）①氣密性；（1分）②CaCO₃顆粒（1分）

（5）①排出試管中的空氣，防止與NO反應（2分）；②使用NaOH溶液吸收產生的NO和NO₂氣體，防止逸出污染空氣（2分）；③氣體由無色變紅棕色（2分）

（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。（2分）（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。）

【解析】

試題分析：（3）硝酸是氧化性酸，和銅反應生成硝酸銅、NO和水，則銅與稀硝酸的離子反應方程式是3Cu+8H⁺ + 2NO₃^－＝3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O。

（4）①裝置連接好以后，必須檢驗裝置的氣密性，因此實驗開始時，必須進行的第一步操作是檢驗裝置的氣密性。

②由于銅和稀硝酸反應生成NO極易被氧化生成NO₂，而裝置中含有空氣，則必須排出裝置中的空氣，可以可以碳酸鈣和硝酸反應生成的CO₂來實現。

（5）①實驗步驟②的目的是排出試管中的空氣，防止與NO反應。

②由于氮氧化合物是大氣污染物，所以實驗步驟③的目的是使用NaOH溶液吸收產生的NO和NO₂氣體，防止逸出污染空氣。

③NO極易被氧氣氧化生成紅棕色NO₂，所以實驗步驟⑤觀察到的現象是氣體由無色變紅棕色。

（6）根據裝置圖可知，該裝置的優點是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）。

考點：考查銅稀硝酸反應實驗原理探究的有關判斷

點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題難易適中，針對性強，旨在培養硝酸規范嚴謹的實驗設計能力和動手操作能力，有利于培養硝酸的環境保護意識。該類試題綜合性強，理論和實踐的聯系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論。