Question

某學(xué)習(xí)小組為證明并觀察銅與稀HNO₃反應(yīng)的產(chǎn)物是NO，設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。請你根據(jù)他們的思路，完成下述的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

（1）實(shí)驗(yàn)儀器：試管、導(dǎo)管、燒杯、棉花、注射器。
（2）實(shí)驗(yàn)藥品：銅絲、稀硝酸、燒堿溶液、鐵粉、CaCO₃顆粒。
（3）實(shí)驗(yàn)原理：
銅與稀硝酸的離子反應(yīng)方程式                                           。
（4）實(shí)驗(yàn)步驟：
①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，必須進(jìn)行的第一步操作是檢驗(yàn)裝置的           ；
②向試管中加入一定量的固體藥品         ，然后向試管中倒入過量的稀硝酸，并迅速塞緊帶銅絲和導(dǎo)管的橡皮塞；
③反應(yīng)一段時(shí)間后，用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口；
④將銅絲向下移動插入試管液體中，使之與硝酸反應(yīng)；
⑤將注射器插入試管口的橡皮塞中，向試管內(nèi)推入空氣。
（5）實(shí)驗(yàn)討論：
①實(shí)驗(yàn)步驟②的目的是                                              ；
②實(shí)驗(yàn)步驟③的目的是                                              ；
③實(shí)驗(yàn)步驟⑤觀察到的現(xiàn)象是                                        。
（6）實(shí)驗(yàn)評價(jià)：
該裝置的優(yōu)點(diǎn)是（只填一個(gè)優(yōu)點(diǎn)即可）                                 。

Answer 1

（12分）（3）3Cu+8H⁺ + 2NO₃^－＝3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O（2分）
（4）①氣密性；（1分）②CaCO₃顆粒（1分）
（5）①排出試管中的空氣，防止與NO反應(yīng)（2分）；②使用NaOH溶液吸收產(chǎn)生的NO和NO₂氣體，防止逸出污染空氣（2分）；③氣體由無色變紅棕色（2分）
（6）使用可抽動的銅絲能隨時(shí)控制反應(yīng)的開始和結(jié)束，節(jié)約藥品用量，減少污染氣體的產(chǎn)生。（2分）（或使用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣。）

試題分析：（3）硝酸是氧化性酸，和銅反應(yīng)生成硝酸銅、NO和水，則銅與稀硝酸的離子反應(yīng)方程式是3Cu+8H⁺ + 2NO₃^－＝3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O。
（4）①裝置連接好以后，必須檢驗(yàn)裝置的氣密性，因此實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，必須進(jìn)行的第一步操作是檢驗(yàn)裝置的氣密性。
②由于銅和稀硝酸反應(yīng)生成NO極易被氧化生成NO₂，而裝置中含有空氣，則必須排出裝置中的空氣，可以可以碳酸鈣和硝酸反應(yīng)生成的CO₂來實(shí)現(xiàn)。
（5）①實(shí)驗(yàn)步驟②的目的是排出試管中的空氣，防止與NO反應(yīng)。
②由于氮氧化合物是大氣污染物，所以實(shí)驗(yàn)步驟③的目的是使用NaOH溶液吸收產(chǎn)生的NO和NO₂氣體，防止逸出污染空氣。
③NO極易被氧氣氧化生成紅棕色NO₂，所以實(shí)驗(yàn)步驟⑤觀察到的現(xiàn)象是氣體由無色變紅棕色。
（6）根據(jù)裝置圖可知，該裝置的優(yōu)點(diǎn)是使用可抽動的銅絲能隨時(shí)控制反應(yīng)的開始和結(jié)束，節(jié)約藥品用量，減少污染氣體的產(chǎn)生（或使用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣）。
點(diǎn)評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題難易適中，針對性強(qiáng)，旨在培養(yǎng)硝酸規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動手操作能力，有利于培養(yǎng)硝酸的環(huán)境保護(hù)意識。該類試題綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能，進(jìn)行知識的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論。