Question

16．用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？把导管b的下端浸入水中，用手紧握捂热试管a，导管中会有气泡冒出，松手后，水又会回升到导管b中
（2）拨开试管a的橡皮塞，加入10ml6mol•L^-1稀HNO₃和1g薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口，反应开始时速度缓慢，逐渐加快，请写出试管a中所发生的所有反应的方程式①3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；②2NO+O₂=2NO₂；③3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（3）从反应开始到反应结束，预期试管a中可观察到哪些现象？请依次逐一写出．①铜片和稀HNO₃反应，有无色气泡产生，开始缓慢后来加快；②试管上部气体由无色变为浅棕色，又变为无色；③试管a中的溶液由无色变为浅蓝色；④反应结束后，铜片全部消耗完
（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，而NO₂又易溶于水并与水反应，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到一定高度，此后又落回．等到试管上部空气中的O₂消耗完以后，NO就会从管口冒出．
（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，将试管又再倒置于水槽中，松开拇指，此时可观察到什么现象？松开拇指后NO与空气中的氧气反应：2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，导致气体体积减小，液面上升，试管内气体又变为无色．

Answer 1

分析 （1）由该装置图可知，采用“微热法”检验气密性；
（2）Cu和稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，NO易被氧气氧化生成二氧化氮；
（3）由发生的反应3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、2NO+O₂=2NO₂可知，铜片逐渐变小直至消失，溶液中有无色气泡产生，该气体在试管上部变为红棕色，试管中的溶液由无色变为浅蓝色；
（4）生成NO可与氧气反应生成二氧化氮，且二氧化氮易溶于水且与水反应，可导致压强减小；
（5）松开拇指后NO与空气中的氧气反应：2NO+O₂=2NO₂，而生成NO₂，再投入水中时发生反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，导致气体体积减小，液面上升．

解答 解：（1）由该装置图可知，采用“微热法”检验气密性，步骤为：把导管b的下端浸入水中，用手握住试管a，若b导管口处有气泡冒出，放手后在导管b中形成一段水柱，则证明装置气密性良好，
故答案为：把导管b的下端浸入水中，用手紧握捂热试管a，导管中会有气泡冒出，松手后，水又会回升到导管b中．
（2）Cu和稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，NO易被氧气氧化生成二氧化氮，所以涉及的反应方程式为3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、2NO+O₂=2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
故答案为：①3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；②2NO+O₂=2NO₂；③3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（3）由发生的反应3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、2NO+O₂=2NO₂可知，铜片逐渐变小直至消失，溶液中有无色气泡产生，该气体在试管上部变为红棕色，试管中的溶液由无色变为浅蓝色，反应结束后，铜片全部消耗完，
故答案为：①铜片和稀HNO₃反应，有无色气泡产生，开始缓慢后来加快；②试管上部气体由无色变为浅棕色，又变为无色；③试管a中的溶液由无色变为浅蓝色；④反应结束后，铜片全部消耗完；
（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，原因是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，而NO₂又易溶于水并与水反应，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到一定高度，此后又落回．等到试管上部空气中的O₂消耗完以后，NO就会从管口冒出，
故答案为：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，而NO₂又易溶于水并与水反应，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到一定高度，此后又落回．等到试管上部空气中的O₂消耗完以后，NO就会从管口冒出；
（5）松开拇指后NO与空气中的氧气反应：2NO+O₂=2NO₂，而生成NO₂，再投入水中时发生反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，导致气体体积减小，液面上升，试管内气体又变为无色，
故答案为：松开拇指后NO与空气中的氧气反应：2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，导致气体体积减小，液面上升，试管内气体又变为无色．

点评 本题以硝酸的性质为载体综合考查性质实验的设计，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握相关物质的性质，明确实验目的和原理是解答该题的关键，注意相关实验操作方法的注意事项，题目难度中等．