Question

1．某学习小组为证明并观察铜与稀HNO₃反应的产物是NO，设计了如图1所示的实验装置．请你根据他们的思路，回答有关的问题．
（一）实验仪器：大试管、玻璃导管、橡皮塞、烧杯、棉花、注射器．
（二）实验药品：铜丝、稀硝酸、碳酸钙颗粒、烧碱溶液．
（三）实验原理：
铜与稀硝酸反应的离子反应方程式①3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（四）实验步骤：
（1）按图1所示连接好装置，检验装置的②气密性；
（2）向试管中加入一定量的固体药品（填化学式）③CaCO₃颗粒，然后向试管中倒入过量的稀硝酸，并迅速塞紧带铜丝和导管的橡皮塞；
（3）让试管中的反应进行一段时间后，用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口；
（4）将铜丝向下移动插入试管液体中，使之与稀硝酸反应；
（5）把注射器的针孔插入试管口的橡皮塞中，缓慢向试管内推入空气．
（五）实验讨论：
（1）实验步骤②的目的是CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O（写出反应的离子方程式，结合文字说明）④利用CO₂排出试管中的空气，防止O₂与NO反应；
（2）实验步骤⑤的目的是2NO+O₂=2NO₂（写出反应的化学方程式，结合文字说明）
⑤气体由无色变红棕色证明Cu与稀硝酸反应生成NO．
（六）实验评价：
该装置的优点是（任写一个即可）⑥使用可抽动的铜丝能随时控制反应的开始和结束，节约药品用量，减少污染气体的产生（或使用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口，可防止NO和NO₂气体逸出污染大气）；有同学提出：增加如图2所示装置，在步骤②完成后，当有明显现象再撤去该装置，并继续步骤③的“用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口”．请评价他的做法⑦通过石灰水变浑浊的现象准确判断试管内无空气后，才进行步骤④，使得出的结论更科学．

Answer 1

分析 ①铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水；
②对于气体的制备，组装完装置，需检查气密性；
③一氧化氮易与空气中氧气反应，故制取一氧化氮之前，应先排净装置中空气，可用碳酸钙和硝酸反应产生的二氧化碳来排净空气；
④氮的氧化物为大气污染物，应用碱液来吸收；
⑤一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮；
⑥从节约原理和防止污染环境分析；
⑦增加如图2所示装置，在步骤②完成后，当有明显现象时，说明装置是充满二氧化碳，这样可以排除空气中的氧气对实验的干扰．

解答 解：①铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，反应的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
②对于气体的制备，组装完装置，需检查气密性，
故答案为：气密性；
③一氧化氮易与空气中氧气反应，故制取一氧化氮之前，应先排净装置中空气，可用碳酸钙和硝酸反应产生的二氧化碳来排净空气；
故答案为：CaCO₃颗粒；
④一氧化氮易和空气中氧气反应，故应先排净装置中空气，所以实验②的目的是利用CO₂排出试管中的空气，防止O₂与NO反应，反应的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；利用CO₂排出试管中的空气，防止O₂与NO反应；
⑤一氧化氮为无色气体，二氧化氮为红棕色气体，当通入空气，氧气和一氧化氮反应生成二氧化氮，反应方程式为2NO+O₂=2NO₂，所以实验步骤⑤的目的是气体由无色变红棕色证明Cu与稀硝酸反应生成NO，
故答案为：2NO+O₂=2NO₂；气体由无色变红棕色证明Cu与稀硝酸反应生成NO；
⑥使用可抽动的铜丝能随时控制反应的开始和结束，节约药品用量，减少污染气体的产生，使用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口，可防止NO和NO₂气体逸出污染大气；
故答案为：使用可抽动的铜丝能随时控制反应的开始和结束，节约药品用量，减少污染气体的产生（或使用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口，可防止NO和NO₂气体逸出污染大气）；
⑦增加如图2所示装置，在步骤②完成后，当有明显现象时，说明装置是充满二氧化碳，这样可以排除空气中的氧气对实验的干扰，所以该同学的做法通过石灰水变浑浊的现象准确判断试管内无空气后，才进行步骤④，使得出的结论更科学，
故答案为：通过石灰水变浑浊的现象准确判断试管内无空气后，才进行步骤④，使得出的结论更科学．

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，难度中等．