Question

12．用圖示簡易裝置可以進行某些氮氧化物氣體的制取、收集及性質檢驗．
（1）實驗前檢查裝置氣密性的方法是將導管b的下端浸人水中，用手握緊試管a，捂熱后，導管口會有氣泡冒出，松開手后，導管b中有一段水柱，則證明裝罝氣密性良好．
（2）拔開試管a的橡皮塞，加入10mL6mol•L^-1稀硝酸和1g薄銅片后，立即將帶有導管的橡皮塞塞緊試管口．請寫出試管a、導管b和試管c發生反應的化學方程式：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、2NO+O₂=2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（3）從反應開始到反應結束，預計在試管a中可觀察到的現象為銅片逐漸溶解，有無色氣泡產生，試管a上部空氣由無色變為紅棕色，又逐漸變為無色，試管a中的溶液由無色逐漸變為淺藍色．
（4）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，然后又回落，繼而有氣泡從管口冒出．反應開始時，導管中水面先上升的原因是反應開始時，產生的NO和試管上部的O₂反應生成NO₂，NO₂溶于水，使裝置內的氣體壓強減小，故導管口的水面上升一段高度．
（5）待試管c收集滿氣體后，用拇指堵住管口，從水槽中取出．接著將管口朝上，松開拇指，片刻后，再將管口堵住，慢慢將試管倒置回水槽中．此時可觀察到的現象是試管中水面會上升一段高度，氣體由紅棕色逐漸變為無色．

Answer 1

分析 （1）實驗前檢查裝置氣密性的方法是導管b的下端浸人水中，用手握緊試管a，捂熱后，導管口會有氣泡冒出，松開手后，導管b中有一段水柱，則證明裝罝氣密性良好；
（2）稀硝酸與銅反應生成硝酸銅和NO氣體，NO與氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮與水反應生成硝酸；
（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）根據起壓對液面的影響；
（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）實驗前檢查裝置氣密性的方法是將導管b的下端浸人水中，用手握緊試管a，捂熱后，導管口會有氣泡冒出，松開手后，導管b中有一段水柱，則證明裝罝氣密性良好；
故答案為：將導管b的下端浸人水中，用手握緊試管a，捂熱后，導管口會有氣泡冒出，松開手后，導管b中有一段水柱，則證明裝罝氣密性良好；
（2）試管a處發生的反應為：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；生成的NO在b處與氧氣反應：2NO+O₂=2NO₂；c處二氧化氮與水反應：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
故答案為：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；2NO+O₂=2NO₂；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（3）從反應開始到反應結束銅片逐漸溶解，有無色氣泡產生，試管a上部空氣由無色變為紅棕色，又逐漸變為無色，試管a中的溶液由無色逐漸變為淺藍色；
故答案為：銅片逐漸溶解，有無色氣泡產生，試管a上部空氣由無色變為紅棕色，又逐漸變為無色，試管a中的溶液由無色逐漸變為淺藍色；
（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；
故答案為：反應開始時，產生的NO和試管上部的O₂反應生成NO₂，NO₂溶于水，使裝置內的氣體壓強減小，故導管口的水面上升一段高度；
（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：試管中水面會上升一段高度，氣體由紅棕色逐漸變為無色．

點評 本題考查了常見氣體的制取，涉及氣密性檢驗、反應原理和現象，難度中等，對于實驗現象的描述要從發生的化學反應來獲得．