Question

19．某課外活動小組設計了下列實驗，裝置如圖甲所示（加熱裝置和固定裝置均已略去）．圖中K為止水夾（處于關閉狀態(tài)），F(xiàn)是一半空的注射器．
實驗目的：探究銅與稀硝酸反應產生的氣體主要是NO
信息資料：已知NO是一種無色氣體，在常溫下能迅速與O₂反應生成NO₂，NO₂是一種紅棕色的氣體，密度比空氣大，能與水反應生成HNO₂溶液和NO氣體，NO和NO₂都是大氣污染物．
請回答有關問題：
（1）設計裝置A的目的是產生CO₂，趕走裝置中的空氣，防止因NO與O₂反應生成NO₂而產生產生干擾；為達到此目的，應進行的操作是打開K，其二打開分液漏斗活塞，當裝置C中產生白色沉淀時，關閉K．
（2）在完成（1）中的“操作”后，將裝置B中銅絲插入稀硝酸，并微熱之，B中反應的化學方程式為3Cu+8HNO₃═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O．根據(jù)已知條件回答問題：
①觀察到裝置B中的現(xiàn)象是氣泡冒出和溶液變?yōu)樗{色；
②在該反應中，“8HNO₃”中共有8個氮原子，其中有2個氮原子的化合價發(fā)生了改變．
（3）裝置E和F的作用是驗證NO的生成；為實現(xiàn)此作用，其操作方法是將注射器中的空氣推入E中，若氣體變?yōu)榧t棕色則說明生成了NO．
（4）裝置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空氣，兼有吸收多余的氮的氧化物，防止污染空氣，防止倒吸．的功能．
拓展延伸：上述實驗過程中涉及到的NO和NO₂都是氮元素形成的重要氧化物．根據(jù)信息資料寫出NO₂與水反應的化學方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
結合電解水實驗，化學方程式中的計量數(shù)和實驗現(xiàn)象間存在某種微妙的關系，請你思考：將充滿NO₂氣體的試管倒立于水槽中（如圖乙），你會觀察到試管內上升一段液柱，試管里紅棕色氣體變?yōu)闊o色現(xiàn)象．

Answer 1

分析 由實驗裝置及流程可知，A中發(fā)生硝酸與碳酸鈣的反應生成二氧化碳，因燒瓶中有空氣，則生成的NO能與氧氣反應生成二氧化氮，利用A裝置反應生成的二氧化碳氣體趕凈裝置中的空氣避免對一氧化氮氣體檢驗的干擾；B中發(fā)生Cu與硝酸的反應生成NO、硝酸銅，E中收集到無色氣體NO，利用F充入空氣，可檢驗NO的生成；C裝置可檢驗二氧化碳充滿B、E裝置；D裝置為尾氣處理裝置，吸收氮的氧化物，防止污染空氣，以此來解答．根據(jù)化學方程式前后氣體的體積變化可知試管內部壓強變化，由壓強變化可以推測液面變化情況；

解答 解：（1）因燒瓶中有空氣，則生成的NO能與氧氣反應生成二氧化氮，利用A裝置反應生成的二氧化碳氣體趕凈裝置中的空氣避免對一氧化氮氣體檢驗的干擾；為達到此目的，打開K，將CO₂氣體通入至C中產生白色沉淀時，關閉K；
（2）①因銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、NO和水，B中反應的化學方程式為3Cu+8HNO_3（堿）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，觀察到氣泡冒出和溶液變?yōu)樗{色；
②其離子反應為3Cu+2NO₃^-+8H⁺═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，在該反應中，“8HNO₃”中共有8個氮原子，其中有2個氮原子的化合價發(fā)生了改變．
（3）將F中的空氣推入E中，發(fā)生2NO+O₂=2NO₂，E中無色氣體變?yōu)榧t棕色，證明NO存在，則裝置E和F的作用是驗證NO的生成，
故答案為：驗證NO的生成；將注射器中的空氣推入E中，若氣體變?yōu)榧t棕色則說明生成了NO；
（4）NO、NO₂都有毒，能污染環(huán)境，氮的氧化物能被NaOH溶液吸收，則裝置D的作用為吸收多余的氮氧化物，防止污染空氣，用干燥管連接可以防止倒吸；
由反應物和生成物正確書寫化學方程式，故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
由反應的化學方程式可知，當有3體積的二氧化氮氣體時，與水反應后生成的一氧化氮氣體是1體積，并且試管中的二氧化氮消失，生成無色的一氧化氮氣體，故填：試管內上升一段液柱，試管里紅棕色氣體變?yōu)闊o色；
答案：
（1）產生CO₂，趕走裝置中的空氣，防止因NO與O₂反應生成NO₂而產生產生干擾；白色沉淀；
（2）
①氣泡冒出和溶液變?yōu)樗{色；
②8；2；
（3）驗證NO的生成；將注射器中的空氣推入E中，若氣體變?yōu)榧t棕色則說明生成了NO；
（4）吸收多余的氮的氧化物，防止污染空氣，防止倒吸；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；試管內上升一段液柱，試管里紅棕色氣體變?yōu)闊o色．

點評 本題考查性質實驗方案的設計，把握實驗裝置的作用、發(fā)生的反應及NO易被氧化為解答的關鍵，側重分析能力與實驗能力的綜合考查，題目難度中等．