Question

為了證明銅與稀硝酸反應產生的是NO，某校學生實驗小組設計了一個實驗，其裝置如圖所示（加熱裝置和固定裝置均已略去），B為一個用金屬絲固定的干燥管，內裝塊狀碳酸鈣固體；E為一個空的蒸餾燒瓶；F是用于鼓入空氣的打氣球．
（1）實驗時，為在E燒瓶中收集并觀察到無色的NO．實驗第一步操作先將B中的碳酸鈣插入稀硝酸中，其作用是

 

．當在C中看到有

 

的現象時，能確定E中空氣已被排盡．
（2）實驗第二步操作是，將A中銅絲放入稀硝酸中，給裝置A微微加熱，在裝置A中產生無色氣體，其反應的離子方程式為

 

；為排除E中收集到是H₂的可能，向E中注入適量空氣，則看到的現象是

 

．
（3）氮氧化物進入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學煙霧．因此裝置D的作用是

 

．
（4）用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應的化學方程式如下：NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
在該反應中，氧化劑是

 

，還原劑是

 

．
（5）汽車尾氣中含有NO和CO，經過排氣管中的催化轉化器轉化為對大氣無污染的物質．寫出該反應的化學方程式：

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）裝置中含有空氣，干擾NO的檢驗，用其它氣體排出空氣；碳酸鈣和硝酸反應生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；
（2）Cu和稀硝酸反應生成硝酸銅、NO和水；NO不穩(wěn)定，易被氧氣氧化生成紅棕色氣體二氧化氮，常溫下氫氣和氧氣不反應；
（3）氮氧化物有毒，污染大氣，為防止污染大氣，可以用堿液吸收；
（4）該反應中N元素化合價由+2價、+4價變?yōu)?3價，得電子化合價降低的反應物是氧化劑、失電子化合價升高的反應物是還原劑；
（5）NO和CO在催化劑條件下反應生成無毒的氮氣和二氧化碳．

解答： 解：（1）裝置中含有空氣，空氣中氧氣能將NO氧化為紅棕色氣體二氧化氮而干擾NO的檢驗，所以用其它氣體排出空氣，碳酸鈣和硝酸反應生成二氧化碳而排出空氣，從而排除空氣的干擾；碳酸鈣和硝酸反應生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，如果C裝置變渾濁，就證明E中空氣被除盡，
故答案為：反應生成二氧化碳以趕盡裝置中的空氣；澄清石灰水變渾濁；
（2）稀硝酸具有強氧化性，能將Cu氧化為硝酸銅，自身被還原為NO，離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，如果收集的是NO，充入空氣后，NO被氧化生成紅棕色氣體NO₂，所以其顏色變深，故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；氣體顏色變深（或氣體變?yōu)榧t棕色）；
（3）氮氧化物有毒而污染大氣，且氮氧化物能和NaOH反應生成無毒物質，所以D的作用是吸收尾氣而防止空氣污染，故答案為：吸收尾氣，防止空氣污染；
（4）該反應中N元素化合價由+2價、+4價變?yōu)?3價，所以氧化劑是NO₂，還原劑是NO，故答案為：NO₂；NO；
（5）NO和CO在催化劑條件下反應生成無毒的氮氣和二氧化碳，反應方程式為2CO+2NO

催化劑  .

N₂+2CO₂，故答案為：2CO+2NO

催化劑  .

N₂+2CO₂．

點評：本題考查性質實驗方案設計，側重考查學生實驗設計、基本操作、思維縝密性等能力，明確實驗原理是解本題關鍵，注意設計實驗時要考慮安全性、簡潔性、方便性、環(huán)保性等，題目難度不大．