Question

某校課外實驗小組進(jìn)行銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的實驗研究�；�本原則是：安全可靠、現(xiàn)象明顯，符合環(huán)保要求。

如果用圖Ⅰ中裝置進(jìn)行銅與濃硝酸反應(yīng)的實驗，最大缺點是產(chǎn)生的NO₂氣體逸出污染空氣；如果用該裝置來證明銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO氣體，缺點是不易觀察到有毒性的NO氣體無色的本來面目。

（1）若用裝置Ⅱ進(jìn)行實驗，既可克服實驗不足，還能使上述反應(yīng)在同一試管中連續(xù)進(jìn)行。實驗如下：組裝好裝置并檢查氣密性后，加入2 mL濃硝酸（銅片未接觸酸液），塞緊膠塞；向左傾斜試管使其反應(yīng)發(fā)生，當(dāng)導(dǎo)管口有極少量紅棕色氣體逸出，溶液呈綠色時，正立試管，使反應(yīng)停止；同時將導(dǎo)管插入水中，稍后能觀察到：a.水沿導(dǎo)管倒吸至試管中，b.________________，c. ________________等明顯現(xiàn)象。其中發(fā)生的原因用方程式表示為：_________________________________________________________。

（2）當(dāng)試管中液體體積約占1/2時，從水中取出導(dǎo)管，并伸入一小試管中，管口塞上浸有堿液的棉花（如圖Ⅲ）。這樣做的目的是：________________，此時大試管中反應(yīng)的離子方程式為：________________________________________________。

（3）若用右上圖Ⅳ所示的裝置（U形管、干燥管、A為活塞）制取NO可能更加理想。請補充下列實驗步驟：

①檢查裝置的氣密性的方法是：________________________________________________。

②打開活塞A，從U形管右端注入稀硝酸，直到________________________為止。

③關(guān)閉活塞A，若反應(yīng)緩慢，可在U形管左側(cè)加熱，觀察到____________________。

Answer 1

（1）試管內(nèi)顏色由紅棕色變?yōu)闊o色  銅絲表面產(chǎn)生氣泡  3NO₂+H₂O====2HNO₃+NO

（2）防止刺激性和有毒氣體污染空氣  3Cu+8H⁺+2====3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O（3）①關(guān)閉活塞A，向U形管長管一端加入水至液面高于短管，靜置，一段時間后如果液面高度差不變，則氣密性好  ②液面到達(dá)活塞A處（U形短管內(nèi)無氣柱）  ③銅絲上有氣泡冒出，生成無色氣體，U形管左端液面下落

解析：本題關(guān)鍵是銅與濃稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生不同的有毒有害氣體，反應(yīng)原理：Cu+4HNO₃（濃）====Cu（NO₃）₂+2NO₂↑（紅棕色）+2H₂O；3Cu+8HNO₃（稀）====3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O。由圖Ⅰ裝置進(jìn)行制取NO，缺點很多，污染環(huán)境。由圖Ⅱ裝置完成該實驗時，因Cu與濃硝酸反應(yīng)，在銅絲表面冒出氣泡，還生成大量的紅棕色氣體NO₂，Cu（NO₃）₂溶液呈綠色。當(dāng)停止反應(yīng)后將導(dǎo)管插入水中，NO₂與H₂O反應(yīng)迅速減小試管內(nèi)的壓強，就會有倒吸現(xiàn)象，使水進(jìn)入大試管中，反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)水上升到1/2時，取出導(dǎo)管伸入一支帶有堿液棉花的小試管，堿液吸收NO氣體，防止污染空氣。這樣的操作較煩瑣，難免有極少量NO₂、NO氣體逸出。可以用圖Ⅳ裝置制取NO更加綠色化。操作步驟如下：①關(guān)閉活塞A，向U形管長管一端加水至液面高于短管，靜置，如果長管與短管液面高度之差不變化，說明U形管的氣密性好。②打開活塞A，從短管注入稀硝酸，直到液面到達(dá)活塞A處（U形管短管一端無氣柱）為止。③關(guān)閉活塞A，觀察到銅網(wǎng)表面上有氣泡冒出，同時生成無色氣體，也就是NO氣體，U形管長管內(nèi)的液面逐漸下降。