Question

用以下示意圖中的簡(jiǎn)易裝置可以進(jìn)行氣體的發(fā)生和收集。

（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)如何檢查該裝置的氣密性？

（2）撥開試管a的橡皮塞，加入10mL 6mol/L稀硝酸和1g薄銅片，立即將帶有導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管口。反應(yīng)開始時(shí)速度較慢，逐漸加快。請(qǐng)寫出在試管a中所發(fā)生的所有反應(yīng)方程式                       。

（3）從反應(yīng)開始到反應(yīng)結(jié)束，預(yù)期在試管a中可觀察到哪些現(xiàn)象？請(qǐng)逐一寫出。

（4）在反應(yīng)開始時(shí)，可觀察到導(dǎo)管b中的水面先沿導(dǎo)管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有氣泡從管口冒出。試說明反應(yīng)開始時(shí)，導(dǎo)管中水面先上升的原因             。

（5）試管c收集滿氣體后，用拇指堵住管口，取出水槽。將管口向上，松開拇指，片刻后，再次堵住管口，將試管又倒置于水槽中，松開拇指。此時(shí)什么現(xiàn)象？                                                                                                                 

Answer 1

（1）把導(dǎo)管b的下端浸入水中，用手緊握焐熱試管a，導(dǎo)管口會(huì)有氣泡冒出；松開手后，水又會(huì)回升到導(dǎo)管b中。

（2）①3Cu+3HNO₃=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O

②2NO+O₂=2NO₂

（3）①銅片和硝酸反應(yīng)，有無(wú)色氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)速度開始緩慢，逐漸加快；

②試管a上部空間由無(wú)色變?yōu)闇\棕色，又變?yōu)闊o(wú)色

③試管a中的溶液由無(wú)色變成淺藍(lán)色

④反應(yīng)結(jié)束時(shí)，銅片全部反應(yīng)完

（4）由于反應(yīng)開始時(shí)產(chǎn)生的NO和試管a上部空氣中的O₂作用生成NO₂；NO₂易溶于水并于水起反應(yīng)；使裝置內(nèi)氣體的壓強(qiáng)暫時(shí)減小，所以導(dǎo)管中的水面會(huì)先上升至一定高度。

（5）①水進(jìn)入試管，上升到一定高度

②試管中氣體的顏色由棕紅色變?yōu)闊o(wú)色。

解析:

本題借助Cu與稀HNO₃制NO的實(shí)驗(yàn)，著重對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ械挠^察能力進(jìn)行了考查�；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象常有物態(tài)變化以及聲、光、熱等物理現(xiàn)象伴生，更有以不同現(xiàn)象表征的新物質(zhì)生成。在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須對(duì)這些諸多因素的事實(shí)進(jìn)行全面而細(xì)致觀察。在觀察、記錄的基礎(chǔ)上，還必須對(duì)觀察結(jié)果進(jìn)行初步加工和分析。"觀"而不"察"，只"看"不"想"，不經(jīng)過思維加工，就不是完全意義上的觀察。

（1）檢查氣密性是制備氣體實(shí)驗(yàn)的一個(gè)必須步驟。題中為制備NO的簡(jiǎn)易裝置，檢查氣密性采用的仍然是常規(guī)的基本方法。

（2）發(fā)生的反應(yīng)有兩個(gè)：一是Cu與稀HNO₃生成NO的反應(yīng)；二是NO與試管內(nèi)空氣中的氧氣生成NO₂的反應(yīng)。

（3）觀察的現(xiàn)象應(yīng)包括反應(yīng)進(jìn)行的劇烈程度，生成氣體的顏色；溶液顏色的變化；氣體顏色變化；題中已告知Cu與HNO₃的量，根據(jù)方程式可算得HNO₃過量，那么反應(yīng)結(jié)束時(shí)，Cu片應(yīng)消失。

（4）導(dǎo)管中水面上升，說明導(dǎo)管及試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，也就是氣體物質(zhì)的量減小。反應(yīng)開始時(shí)，產(chǎn)生的NO與試管中的O₂作用：O₂+2NO=2NO₂，NO₂又跟水作用：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，1mol O₂最終生成了體積NO，壓強(qiáng)減小。

（5）試管c中集滿NO，取出后，松開拇指，NO會(huì)被空氣中氧氣氧化為棕色的NO₂。將試管再倒置于水中，由于NO₂與H₂O反應(yīng)，氣體體積減小，水面上升，且管內(nèi)氣體由棕色變?yōu)闊o(wú)色。