Question

12．用图示简易装置可以进行某些氮氧化物气体的制取、收集及性质检验．
（1）实验前检查装置气密性的方法是将导管b的下端浸人水中，用手握紧试管a，捂热后，导管口会有气泡冒出，松开手后，导管b中有一段水柱，则证明装罝气密性良好．
（2）拔开试管a的橡皮塞，加入10mL6mol•L^-1稀硝酸和1g薄铜片后，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口．请写出试管a、导管b和试管c发生反应的化学方程式：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、2NO+O₂=2NO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
（3）从反应开始到反应结束，预计在试管a中可观察到的现象为铜片逐渐溶解，有无色气泡产生，试管a上部空气由无色变为红棕色，又逐渐变为无色，试管a中的溶液由无色逐渐变为浅蓝色．
（4）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，然后又回落，继而有气泡从管口冒出．反应开始时，导管中水面先上升的原因是反应开始时，产生的NO和试管上部的O₂反应生成NO₂，NO₂溶于水，使装置内的气体压强减小，故导管口的水面上升一段高度．
（5）待试管c收集满气体后，用拇指堵住管口，从水槽中取出．接着将管口朝上，松开拇指，片刻后，再将管口堵住，慢慢将试管倒置回水槽中．此时可观察到的现象是试管中水面会上升一段高度，气体由红棕色逐渐变为无色．

Answer 1

分析 （1）实验前检查装置气密性的方法是导管b的下端浸人水中，用手握紧试管a，捂热后，导管口会有气泡冒出，松开手后，导管b中有一段水柱，则证明装罝气密性良好；
（2）稀硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO气体，NO与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸；
（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）根据起压对液面的影响；
（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）实验前检查装置气密性的方法是将导管b的下端浸人水中，用手握紧试管a，捂热后，导管口会有气泡冒出，松开手后，导管b中有一段水柱，则证明装罝气密性良好；
故答案为：将导管b的下端浸人水中，用手握紧试管a，捂热后，导管口会有气泡冒出，松开手后，导管b中有一段水柱，则证明装罝气密性良好；
（2）试管a处发生的反应为：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；生成的NO在b处与氧气反应：2NO+O₂=2NO₂；c处二氧化氮与水反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
故答案为：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；2NO+O₂=2NO₂；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（3）从反应开始到反应结束铜片逐渐溶解，有无色气泡产生，试管a上部空气由无色变为红棕色，又逐渐变为无色，试管a中的溶液由无色逐渐变为浅蓝色；
故答案为：铜片逐渐溶解，有无色气泡产生，试管a上部空气由无色变为红棕色，又逐渐变为无色，试管a中的溶液由无色逐渐变为浅蓝色；
（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；
故答案为：反应开始时，产生的NO和试管上部的O₂反应生成NO₂，NO₂溶于水，使装置内的气体压强减小，故导管口的水面上升一段高度；
（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：试管中水面会上升一段高度，气体由红棕色逐渐变为无色．

点评 本题考查了常见气体的制取，涉及气密性检验、反应原理和现象，难度中等，对于实验现象的描述要从发生的化学反应来获得．