Question

8．為了驗證銅與稀硝酸反應產生的是一氧化氮而不是氫氣．某校學生實驗小組設計了一個實驗，其裝置如圖所示（加熱裝置和固定裝置均已略去）．B為一個用金屬絲固定的干燥管，內裝塊狀碳酸鈣固體；C中有足量的澄清石灰水，E為一個空的蒸餾燒瓶；F是用于鼓入空氣的雙連打氣球．
（1）實驗時，為了將體系中的氧氣排凈，先將B裝置下移，使碳酸鈣與稀硝酸接觸產生氣體，當出現當C處出現白色沉淀時現象時，立刻將B裝置上提，使之與稀硝酸脫離，說明已經將裝置中的氧氣排凈；
（2）將A中銅絲放入稀硝酸中，給裝置A微微加熱，在裝置A中產生無色氣體，其反應的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）有人認為裝置存在缺陷，請在不增加其他儀器的情況下，改進該裝置：將裝置E的長、短導氣管交換位置；
（4）用F向E中鼓入空氣后，可觀察到燒瓶E內氣體顏色加深，此操作的目的是通過顏色變深，為了驗證銅與稀硝酸反應產生的是一氧化氮而不是氫氣；
（5）裝置D的作用是收集尾氣，防止污染空氣．

Answer 1

分析 實驗時，可先將B裝置中CaCO₃放入硝酸中，碳酸鈣和硝酸反應生成二氧化碳氣體，先排出去其中的空氣，以便在E燒瓶中收集到NO，以便觀察顏色，且在C中可觀察到渾濁，有碳酸鈣沉淀生成，A中硝酸和銅反應生成NO，易于氧氣反應，則將F氣球中空氣壓入E中，有紅棕色氣體生成，裝置D中盛有氫氧化鈉溶液，可用與吸收二氧化氮氣體，氣體中氣球可用于吸收不反應的NO，以防止污染空氣，以此解答該題．

解答 解：（1）實驗時，可先將B裝置中CaCO₃放入硝酸中，碳酸鈣和硝酸反應生成二氧化碳氣體，先排出去其中的空氣，以便在E燒瓶中收集到NO，以便觀察顏色；E中空氣已被趕盡時，E中石灰水與二氧化碳反應生成碳酸鈣沉淀，可觀察到石灰水變渾濁，
故答案為：當C處出現白色沉淀時；
（2）稀硝酸與銅反應生成硝酸銅和NO，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；
（3）二氧化碳的密度比空氣重，應用向上排空氣法收集，故E中應左導管短，右導管長，才有利于排凈空氣，保證E中全是二氧化碳氣體；
故答案為：將裝置E的長、短導氣管交換位置；
（4）用F向E中鼓入空氣后，如生成NO，可與氧氣反應生成紅棕色的二氧化氮氣體，以此證明生成的氣體為一氧化氮而不是氫氣，
故答案為：通過顏色變深，為了驗證銅與稀硝酸反應產生的是一氧化氮而不是氫氣；
（5）裝置D中盛有氫氧化鈉溶液，可用與吸收二氧化氮氣體，氣體中氣球可用于吸收不反應的NO，以防止污染空氣，故答案為：收集尾氣，防止污染空氣．

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．