Question

I．圖1是中學教材中銅與稀硝酸反應的實驗裝置，請就此回答下列問題：
（1）試管A中發(fā)生反應的離子方程式是

3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

．
（2）試管A中觀察到的現(xiàn)象是

固體溶解，溶液變?yōu)樗{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）試管B中盛裝NaOH溶液的目的是

除去產(chǎn)生的NO_x，防止污染空氣

．
II．上述裝置存在明顯的不足，為克服上述缺點，某課外小組的學生設(shè)計了如圖2所示的裝置．
實驗步驟如下：
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管的橡皮塞；
④待反應完全后，將導管插入試管內(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）實驗中加入CaCO₃的作用是

除去裝置內(nèi)的空氣，防止生成的NO被氧化而影響實驗效果

．
（5）實驗④的實驗目的是

因NO的密度小于CO₂，只有導管插入到液面，才能使密度小的NO聚集于試管內(nèi)

．
（6）實驗⑥中推入氧氣或空氣的目的是

確認反應產(chǎn)生并收集了NO氣體

．

Answer 1

分析：I．（1）根據(jù)該反應的反應物、產(chǎn)物寫出相應的離子方程式；
（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．

解答：解：I．（1）銅和硝酸反應生成硝酸銅，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）銅和硝酸反應生成銅離子進入溶液，所以看到固體溶解；銅離子在水溶液里呈藍色，所以看到溶液呈藍色；該反應中有一氧化氮生成，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生成紅棕色的二氧化氮，二氧化氮能和水反應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{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，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生成紅棕色的二氧化氮，產(chǎn)生雜質(zhì)干擾實驗，裝置中有空氣，用碳酸鈣固體和硝酸反應生成二氧化碳排出空氣，且二氧化碳和一氧化氮不反應．
故答案為：除去裝置內(nèi)的空氣，防止生成的NO被氧化而影響實驗效果；
（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，如果導管較短，收集的一氧化氮中含有二氧化碳雜質(zhì)，只有導管插入到液面，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；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產(chǎn)生一氧化氮并收集．
故答案為：確認反應產(chǎn)生并收集了NO氣體．

點評：本題以銅和硝酸的反應為載體考查了化學實驗的改進及評價，對實驗方案的評價主要從可行性方面、”綠色化學”視角、“安全性”方面對實驗方案做出評價．