Question

7．某同學(xué)利用下列實(shí)驗(yàn)裝置圖探究銅與稀硝酸反應(yīng)的還原產(chǎn)物并進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)（假設(shè)藥品足量），請回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)室用金屬銅和稀硝酸制取NO氣體的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
（2）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，該同學(xué)進(jìn)行了如下的操作步驟，正確的順序是③①④⑤②（填選項(xiàng)序號）．
①打開活塞與止水夾
②U形管右側(cè)酸液與銅絲分離后，打開活塞
③檢查氣密性，組裝好其它部分儀器
④從長頸漏斗往U形管中注入稀硝酸至與橡皮塞下端齊平
⑤關(guān)閉活塞與止水夾
（3）第（2）題中操作④的目的是將整個(gè)裝置內(nèi)的空氣趕盡，避免NO和O₂反應(yīng)生成NO₂對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生干擾．
（4）上述實(shí)驗(yàn)過程中長頸漏斗所起的作用是接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出．
（5）能證明稀硝酸與銅反應(yīng)還原產(chǎn)物是NO氣體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是B（填選項(xiàng)字母）．原因是2NO+O₂=2NO₂（用化學(xué)方程式表示）．
A．U形管右側(cè)中收集到無色氣味
B．U形管右側(cè)產(chǎn)生的無色氣體進(jìn)入圓底燒瓶后接觸空氣變?yōu)榧t棕色
C．U形管中溶液顏色變成藍(lán)色
（6）為了進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)又進(jìn)行了如下操作：關(guān)閉活塞，反應(yīng)繼續(xù)，當(dāng)酸液與銅絲分離，再打開活塞，如此連續(xù)反復(fù)幾次，直到把燒瓶中的氧氣盡可能消耗干凈，關(guān)閉活塞．此時(shí)若要在燒瓶中進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，可進(jìn)行的操作是用熱毛巾捂住圓底燒瓶的底部，打開止水夾，當(dāng)看到燒杯中導(dǎo)管口有氣泡冒出一會兒后，再移開熱毛巾．

Answer 1

分析 （1）銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮、水；
（2）該實(shí)驗(yàn)為探究銅與稀硝酸反應(yīng)的還原產(chǎn)物并進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，銅和稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮?dú)怏w，所以連接裝置后先進(jìn)行檢查氣密性，原理是利用活塞與止水夾構(gòu)成封閉體系，根據(jù)裝置內(nèi)外的壓強(qiáng)差形成水柱或氣泡判斷，然后進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證銅與稀硝酸反應(yīng)的還原產(chǎn)物是NO而不是NO₂，生成的氣體不能與空氣接觸，應(yīng)先打開活塞再從右側(cè)加稀硝酸，排盡裝置內(nèi)的空氣，據(jù)此分析操作步驟；
（3）裝置中殘留空氣，反應(yīng)產(chǎn)物一氧化氮易與空氣中的氧氣反應(yīng)，需用反應(yīng)產(chǎn)生的氣體趕走裝置中的空氣；
（4）長頸漏斗球形部分空間較大，能起緩沖作用，接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出；
（5）NO是無色氣體，NO遇空氣中氧氣生成NO₂氣體，NO₂是紅棕色的氣體，稀硝酸與Cu反應(yīng)生成NO氣體，右側(cè)壓強(qiáng)增大，右側(cè)產(chǎn)生的無色氣體進(jìn)入圓底燒瓶后接觸空氣變?yōu)榧t棕色，說明還原產(chǎn)物是NO；
（6）噴泉實(shí)驗(yàn)利用的原理是產(chǎn)生壓強(qiáng)差，利用氣體熱脹冷縮和二氧化氮極易溶于氫氧化鈉，形成壓強(qiáng)差而形成噴泉進(jìn)行解答．

解答 解：（1）銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮、水，反應(yīng)離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）該實(shí)驗(yàn)為探究銅與稀硝酸反應(yīng)的還原產(chǎn)物并進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)，銅和稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮?dú)怏w，所以連接裝置后先進(jìn)行檢查氣密性（③），然后打開活塞與止水夾（①），從長頸漏斗往U形管中注入稀硝酸至與橡皮塞下端齊平（④），銅和稀硝酸反應(yīng)，將整個(gè)裝置內(nèi)的空氣趕盡，避免NO和O₂反應(yīng)生成NO₂對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生干擾，關(guān)閉活塞與止水夾（⑤），U形管右側(cè)酸液與銅絲分離后，打開活塞（②），反應(yīng)結(jié)束，所以操作步驟為：③①④⑤②，
故答案為：③①④⑤②；
（3）裝置中殘留空氣，反應(yīng)產(chǎn)物一氧化氮易與空氣中的氧氣反應(yīng)，操作④從長頸漏斗往U形管中注入稀硝酸至與橡皮塞下端齊平，銅和稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮，將整個(gè)裝置內(nèi)的空氣趕盡，避免NO和O₂反應(yīng)生成NO₂對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生干擾，
故答案為：將整個(gè)裝置內(nèi)的空氣趕盡，避免NO和O₂反應(yīng)生成NO₂對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生；干擾；
（4）該實(shí)驗(yàn)銅和稀硝酸反應(yīng)，生成的NO是無色難溶于水的氣體，裝置內(nèi)壓強(qiáng)增大，用長頸漏斗能接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出，
故答案為：接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出；
（5）NO是無色難溶于水的氣體，若稀硝酸與Cu反應(yīng)生成NO氣體，右側(cè)壓強(qiáng)增大，右側(cè)產(chǎn)生的無色氣體進(jìn)入圓底燒瓶后接觸空氣，NO遇空氣中氧氣反應(yīng)2NO+O₂=2NO₂，生成紅棕色的NO₂氣體，所以U形管右側(cè)產(chǎn)生的無色氣體進(jìn)入圓底燒瓶后接觸空氣變?yōu)榧t棕色，能證明稀硝酸與銅反應(yīng)還原產(chǎn)物是NO，
故答案為：B；2NO+O₂=2NO₂；
（6）氣體受熱體積膨脹，二氧化氮是一種極易溶于堿的氣體，2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，用熱毛巾捂住圓底燒瓶的底部，打開止水夾，當(dāng)看到燒杯中導(dǎo)管口有氣泡冒出一會兒后，再移開熱毛巾，瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，在外界氣壓的作用下，水被壓到瓶內(nèi)，形成噴泉現(xiàn)象，
故答案為：用熱毛巾捂住圓底燒瓶的底部，打開止水夾，當(dāng)看到燒杯中導(dǎo)管口有氣泡冒出一會兒后，再移開熱毛巾．

點(diǎn)評 本題考查探究銅與稀硝酸反應(yīng)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)裝置的作用、物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)及實(shí)驗(yàn)技能為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．