Question

某研究性学习小组为完成浓硝酸、稀硝酸、NO₂、NO的部分实验，并有效地防止NO₂、NO的污染。设计了如下图所示的装置进行实验。

先将适量块状CaCO₃和过量铜片放入底部开一小孔的试管中，塞上塞子（连有带活塞的导气管），如图A所示，再将试管放入盛有适量盐酸的烧杯中，打开活塞，发生反应：CaCO₃+2HCl====CaCl₂+H₂O+CO₂↑，用产生的CO₂排尽试管内的空气。
（1）待CaCO₃反应完全后，关闭活塞，在导气管上套一排尽空气的气球，然后将试管放入盛有浓硝酸的大试管中，如图B所示。再打开活塞，观察到的现象是_________________。上述现象说明____________________________________________________。有关反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
（2）上述反应进行一段时间后，关闭活塞，迅速将带小孔的试管取出，放入盛有适量水的烧杯中，如图C所示，再打开活塞，观察到的现象是_______________________________。
（3）关闭活塞，迅速将试管取出，放入盛有足量NaOH溶液的烧杯中，如图D所示。打开活塞，NO、NO₂与NaOH溶液发生反应：2NaOH+NO+NO₂====2NaNO₂+H₂O，气球逐渐变小，试管内液面上升。NO不能单独与NaOH溶液反应，若要将氮的氧化物完全吸收，应该如何操作？___________________________________________________。

Answer 1

（1）铜片逐渐溶解，产生红棕色气体，气球逐渐膨胀，大试管中液体变为蓝色，烧杯内析出固体 铜与浓硝酸反应生成NO₂气体和Cu(NO₃)₂蓝色溶液，该反应为放热反应  Cu+4H⁺+2====Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O
(2)先看到气球逐渐变小，气体颜色逐渐变淡，烧杯内溶液变为浅蓝色，后气球慢慢膨胀
（3）取下气球，打开活塞（待试管内液面降到与烧杯中液面相平时），关闭活塞（此时试管内液面上升，气体颜色逐渐变淡）。重复上述操作至打开活塞不再出现红棕色为止

根据题意弄清各仪器、试剂的作用是解题的关键。装置A相当于一个简易启普发生器，用CO₂排尽试管内的空气的目的是避免NO被空气氧化成NO₂而产生干扰；装置B中烧杯中饱和石灰水与反应无关，但可利用Ca(OH)₂的溶解性的特殊性来检验反应是否放热；装置C中水可与气球内NO₂反应3NO₂+H₂O====2HNO₃+NO，HNO₃再与Cu反应8HNO₃+3Cu====3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O,因此气球先变小后回胀；装置D中NaOH可吸收NO₂、NO混合气体，但不单独与NO反应，必须使NO与空气接触氧化成NO₂再吸收。