Question

用以下示意图中的简易装置可以进行气体的发生和收集。

（1）实验前应如何检查该装置的气密性？

（2）拨开试管a的橡皮塞，加入10mL 6mol/L稀硝酸和1g薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口。反应开始时速度较慢，逐渐加快。请写出在试管a中所发生的所有反应方程式                       。

（3）从反应开始到反应结束，预期在试管a中可观察到哪些现象？请逐一写出。

（4）在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有气泡从管口冒出。试说明反应开始时，导管中水面先上升的原因             。

（5）试管c收集满气体后，用拇指堵住管口，取出水槽。将管口向上，松开拇指，片刻后，再次堵住管口，将试管又倒置于水槽中，松开拇指。此时什么现象？                                                                                                                 

Answer 1

（1）把导管b的下端浸入水中，用手紧握焐热试管a，导管口会有气泡冒出；松开手后，水又会回升到导管b中。

（2）①3Cu+3HNO₃=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O

②2NO+O₂=2NO₂

（3）①铜片和硝酸反应，有无色气泡产生，反应速度开始缓慢，逐渐加快；

②试管a上部空间由无色变为浅棕色，又变为无色

③试管a中的溶液由无色变成浅蓝色

④反应结束时，铜片全部反应完

（4）由于反应开始时产生的NO和试管a上部空气中的O₂作用生成NO₂；NO₂易溶于水并于水起反应；使装置内气体的压强暂时减小，所以导管中的水面会先上升至一定高度。

（5）①水进入试管，上升到一定高度

②试管中气体的颜色由棕红色变为无色。

解析:

本题借助Cu与稀HNO₃制NO的实验，着重对实验能力中的观察能力进行了考查。化学实验现象常有物态变化以及声、光、热等物理现象伴生，更有以不同现象表征的新物质生成。在进行化学实验时必须对这些诸多因素的事实进行全面而细致观察。在观察、记录的基础上，还必须对观察结果进行初步加工和分析。"观"而不"察"，只"看"不"想"，不经过思维加工，就不是完全意义上的观察。

（1）检查气密性是制备气体实验的一个必须步骤。题中为制备NO的简易装置，检查气密性采用的仍然是常规的基本方法。

（2）发生的反应有两个：一是Cu与稀HNO₃生成NO的反应；二是NO与试管内空气中的氧气生成NO₂的反应。

（3）观察的现象应包括反应进行的剧烈程度，生成气体的颜色；溶液颜色的变化；气体颜色变化；题中已告知Cu与HNO₃的量，根据方程式可算得HNO₃过量，那么反应结束时，Cu片应消失。

（4）导管中水面上升，说明导管及试管内气体压强减小，也就是气体物质的量减小。反应开始时，产生的NO与试管中的O₂作用：O₂+2NO=2NO₂，NO₂又跟水作用：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，1mol O₂最终生成了体积NO，压强减小。

（5）试管c中集满NO，取出后，松开拇指，NO会被空气中氧气氧化为棕色的NO₂。将试管再倒置于水中，由于NO₂与H₂O反应，气体体积减小，水面上升，且管内气体由棕色变为无色。