Question

4．常温下，NO、NO₂是有毒性气体，既有还原性又有氧化性．NO₂的沸点是21℃，-11.2℃时凝固成无色晶体，与NaOH溶液能反应．NO的沸点是-152℃，与NaOH溶液不反应，但与NO₂混合时可以与NaOH溶液反应．
Ⅰ、某化学实验小组利用如图1装置证明铜和稀硝酸反应产生NO．（加热装置和夹持装置均已略去，气密性已检验，F是用于鼓入空气的打气球）．实验操作为：
①将B装置下移，用反应产生的CO₂赶走装置中的空气，赶净后，立即将B装置上提．
②将A装置中铜丝放入稀HNO₃中，给A装置微微加热．
试回答下列问题：
（1）B仪器的名称是球形干燥管．从装置的设计看，确定E中空气已被赶净的实验现象是装置C中出现白色沉淀．
（2）检验反应产物是NO的实验操作是用F向E中鼓入空气，观察E中气体颜色变化．
（3）D溶液的作用是3H₂O₂+2NO=2HNO₃+2H₂O．（用化学方程式表示）
（4）由于E处设计不当，开始收集的气体出现浅的红棕色，你认为该装置如何改正把E中进气管和出气管改为短进长出，保证开始时CO₂把空气全部赶出．
Ⅱ、铜与浓HNO₃反应生成NO₂，有同学认为可能混有NO，为检验反应产物，该同学利用图2所示的一些装置进行实验．

（1）仪器连接顺序为ACDEB．（用字母表示）
（2）证明反应后得到的是NO₂和NO混合气体的实验现象是A中产生红棕色气体，气体在D中冷凝为液体，E中无色气体在通入O₂后变成红棕色．
（3）已知饱和硝酸铜溶液显蓝色，上述制取NO₂得到的溶液却是绿色，有同学分析可能是溶解了NO₂，请设计实验验证该结论是否正确取少量饱和硝酸铜溶液于试管中，向该溶液中通入NO₂气体，若溶液变绿色，结论正确，反之，不正确．
（或取实验后绿色溶液少量于试管中，加热，若溶液变蓝，则结论正确，反之，不正确）．

Answer 1

分析 Ⅰ、图1装置证明铜和稀硝酸反应产生NO．实验时，可先将B装置中CaCO₃放入硝酸中，碳酸钙和硝酸反应生成二氧化碳气体，先排出去其中的空气，以便在E烧瓶中收集到NO，以便观察颜色，且在C中可观察到浑浊，有碳酸钙沉淀生成，A中硝酸和铜反应生成NO，易于氧气反应，则将F气球中空气压入E中，有红棕色气体生成，二氧化碳密度比空气重，应用向上排空气法收集，装置D中盛有双氧水，可用与吸收一氧化氮气体，气球F可用于吸收不反应的NO，以防止污染空气，以此解答该题．
（1）根据B装置的特点及其作用分析；从装置的设计看，确定E中空气已被赶尽的实验现象是：装置C中出现白色沉淀；
（2）一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，一氧化氮为无色气体，二氧化氮为红棕色气体，检验反应产物是NO，用F向E中鼓入空气，观察E中气体颜色变化；
（3）过氧化氢具有氧化性，能将+2价的氮氧化成+5价的氮，D溶液的作用是吸收尾气NO；
（4）二氧化碳的密度比空气重，应用向上排空气法收集，把E中进气管和出气管改为短进长出，保证开始时CO₂把空气全部赶出．
Ⅱ、铜与浓HNO₃反应生成NO₂，可能混有NO，检验反应产物．A装置铜和浓硝酸反应，B装置用碱吸收尾气，C装置干燥酸性气体，D装置收集易液化的气体，E通入氧气，可能为NO和氧气反应的装置．
（1）根据实验的目的和各实验装置中盛放的试剂连接装置；
（2）证明反应后得到的是NO₂和NO混合气体，需先分离出二氧化氮，然后利用一氧化氮和氧气反应气体的颜色变化检验一氧化氮的存在；
（3）可通过对照实验检验是否溶解了NO₂，或将所得溶液进行加热，驱赶溶解的二氧化氮，观察溶液颜色变化进行分析．

解答 解：Ⅰ、（1）B具有球形特征的玻璃仪器为球形干燥管，E中空气已被赶尽时，C中石灰水与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀，可观察到石灰水变浑浊，出现白色沉淀，
故答案为：球形干燥管；装置C中出现白色沉淀；
（2）稀硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO，反应的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，A中硝酸和铜反应生成NO，易与氧气反应，则将F气球中空气压入E中，有红棕色气体生成，如观察到红棕色，则说明生成NO，
故答案为：用F向E中鼓入空气，观察E中气体颜色变化；
（3）NO为有毒气体，D溶液的作用是吸收尾气NO，过氧化氢和一氧化氮发生氧化还原反应：3H₂O₂+2NO=2HNO₃+2H₂O，
故答案为：3H₂O₂+2NO=2HNO₃+2H₂O；
（4）二氧化碳的密度比空气重，应用向上排空气法收集，故E中应左导管短，右导管长，才有利于排净空气，保证E中全是二氧化碳气体，保证开始时CO₂把空气全部赶出，
故答案为：把E中进气管和出气管改为短进长出，保证开始时CO₂把空气全部赶出．
Ⅱ、（1）铜与浓HNO₃反应生成NO₂，可能混有NO，检验反应产物．首先选择A装置：铜与浓HNO₃反应，Cu+4HNO₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，当硝酸浓度变稀，可能发生：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，因产物中有水，会影响后面气体成分的检验，需对气体进行干燥，所以选择C利用浓硫酸对产物气体进行干燥，证明反应后得到的是NO₂和NO混合气体，需需先分离出二氧化氮，然后利用一氧化氮和氧气反应气体的颜色变化检验一氧化氮的存在，所以选择装置D，A中产生红棕色气体在D中冷凝为液体，E中无色气体在通入O₂后变成红棕色，最后用B吸收尾气，所以连接顺序为：ACDEB，
故答案为：ACDEB；
（2）证明反应后得到的是NO₂和NO混合气体，需先分离出二氧化氮，装置D冰水浴，A中产生红棕色气体，气体在D中冷凝为液体，一氧化氮为无色气体，和氧气反应生成红棕色的二氧化氮，所以A中产生红棕色气体，气体在D中冷凝为液体，E中无色气体在通入O₂后变成红棕色，可证明反应后得到的是NO₂和NO混合气体，
故答案为：A中产生红棕色气体，气体在D中冷凝为液体，E中无色气体在通入O₂后变成红棕色；
（3）用对比实验，取少量饱和硝酸铜溶液于试管中，向该溶液中通入NO₂气体，若溶液变绿色，结论正确，反之，不正确．或利用气体在温度较高的情况下，溶解度较小的性质，取实验后绿色溶液少量于试管中，加热，若溶液变蓝，则结论正确，反之，不正确，
故答案为：取少量饱和硝酸铜溶液于试管中，向该溶液中通入NO₂气体，若溶液变绿色，结论正确，反之，不正确．（或取实验后绿色溶液少量于试管中，加热，若溶液变蓝，则结论正确，反之，不正确）．

点评 本题考查了物质性质的实验验证设计分析判断，性质试验的设计方法，掌握氮及其化合物的性质以及对装置流程的分析应用是解题关键，题目难度中等．