Question

I．圖1是中學(xué)教材中銅與稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，請就此回答下列問題：
（1）試管A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是______．
（2）試管A中觀察到的現(xiàn)象是______．
（3）試管B中盛裝NaOH溶液的目的是______．
II．上述裝置存在明顯的不足，為克服上述缺點(diǎn)，某課外小組的學(xué)生設(shè)計(jì)了如圖2所示的裝置．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①檢查裝置的氣密性；
②向試管中加入一定量碳酸鈣固體；
③向試管中加入過量稀硝酸，并迅速蓋上帶銅絲和導(dǎo)管的橡皮塞；
④待反應(yīng)完全后，將導(dǎo)管插入試管內(nèi)接近液面（如圖）；
⑤將銅絲插入到溶液中；⑥反應(yīng)一段時間后，用注射器向試管內(nèi)推入氧氣（或空氣）．
請回答下列問題：
（4）實(shí)驗(yàn)中加入CaCO₃的作用是______．
（5）實(shí)驗(yàn)④的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀_____．
（6）實(shí)驗(yàn)⑥中推入氧氣或空氣的目的是______．

Answer 1

解：I．（1）銅和硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，一氧化氮和水，所以其離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）銅和硝酸反應(yīng)生成銅離子進(jìn)入溶液，所以看到固體溶解；銅離子在水溶液里呈藍(lán)色，所以看到溶液呈藍(lán)色；該反應(yīng)中有一氧化氮生成，一氧化氮是無色的氣體，但一氧化氮不穩(wěn)定，能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮，二氧化氮能和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，所以看到的現(xiàn)象是有無色氣體產(chǎn)生，在試管上方變?yōu)榧t棕色，一段時間后又變?yōu)闊o色．
故答案為：固體溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色；有無色氣體產(chǎn)生，在試管上方變?yōu)榧t棕色，一段時間后又變?yōu)闊o色；
（3）銅和硝酸反應(yīng)生成的氮的氧化物有毒，不能直接排空，氮的氧化物能和堿反應(yīng)，所以用氫氧化鈉溶液除去產(chǎn)生的NO_x，防止污染空氣，
故答案為：除去產(chǎn)生的NO_x，防止污染空氣；
II．（4）一氧化氮不穩(wěn)定，能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮，產(chǎn)生雜質(zhì)干擾實(shí)驗(yàn)，裝置中有空氣，用碳酸鈣固體和硝酸反應(yīng)生成二氧化碳排出空氣，且二氧化碳和一氧化氮不反應(yīng)．
故答案為：除去裝置內(nèi)的空氣，防止生成的NO被氧化而影響實(shí)驗(yàn)效果；
（5）試管中充滿二氧化碳，一氧化氮的密度小于二氧化碳的密度，如果導(dǎo)管較短，收集的一氧化氮中含有二氧化碳雜質(zhì)，只有導(dǎo)管插入到液面，才能使密度小的NO聚集于試管內(nèi)．
故答案為：因NO的密度小于CO₂，只有導(dǎo)管插入到液面，才能使密度小的NO聚集于試管內(nèi)；
（6）一氧化氮和二氧化碳都是無色氣體，無法確認(rèn)；推入氧氣或空氣，根據(jù)一氧化氮和氧氣生成的二氧化氮顏色確認(rèn)產(chǎn)生一氧化氮并收集．
故答案為：確認(rèn)反應(yīng)產(chǎn)生并收集了NO氣體．
分析：I．（1）根據(jù)該反應(yīng)的反應(yīng)物、產(chǎn)物寫出相應(yīng)的離子方程式；
（2）從固體的變化、溶液顏色的變化、生成氣體的顏色及變化方面考慮；
（3）根據(jù)氫氧化鈉的性質(zhì)分析；
II．（4）根據(jù)碳酸鈣的性質(zhì)并結(jié)合題意分析；
（5）根據(jù)一氧化氮與二氧化碳的密度方面考慮；
（6）根據(jù)一氧化氮的性質(zhì)分析．
點(diǎn)評：本題以銅和硝酸的反應(yīng)為載體考查了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)及評價，對實(shí)驗(yàn)方案的評價主要從可行性方面、”綠色化學(xué)”視角、“安全性”方面對實(shí)驗(yàn)方案做出評價．