Question

为了证明铜与稀硝酸反应产生的是NO，某校学生实验小组设计了一个实验，其装置如图所示（加热装置和固定装置均已略去），B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的打气球．
（1）实验时，为在E烧瓶中收集并观察到无色的NO．实验第一步操作先将B中的碳酸钙插入稀硝酸中，其作用是

 

．当在C中看到有

 

的现象时，能确定E中空气已被排尽．
（2）实验第二步操作是，将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的离子方程式为

 

；为排除E中收集到是H₂的可能，向E中注入适量空气，则看到的现象是

 

．
（3）氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾．因此装置D的作用是

 

．
（4）用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
在该反应中，氧化剂是

 

，还原剂是

 

．
（5）汽车尾气中含有NO和CO，经过排气管中的催化转化器转化为对大气无污染的物质．写出该反应的化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）装置中含有空气，干扰NO的检验，用其它气体排出空气；碳酸钙和硝酸反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；
（2）Cu和稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水；NO不稳定，易被氧气氧化生成红棕色气体二氧化氮，常温下氢气和氧气不反应；
（3）氮氧化物有毒，污染大气，为防止污染大气，可以用碱液吸收；
（4）该反应中N元素化合价由+2价、+4价变为+3价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂、失电子化合价升高的反应物是还原剂；
（5）NO和CO在催化剂条件下反应生成无毒的氮气和二氧化碳．

解答： 解：（1）装置中含有空气，空气中氧气能将NO氧化为红棕色气体二氧化氮而干扰NO的检验，所以用其它气体排出空气，碳酸钙和硝酸反应生成二氧化碳而排出空气，从而排除空气的干扰；碳酸钙和硝酸反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，如果C装置变浑浊，就证明E中空气被除尽，
故答案为：反应生成二氧化碳以赶尽装置中的空气；澄清石灰水变浑浊；
（2）稀硝酸具有强氧化性，能将Cu氧化为硝酸铜，自身被还原为NO，离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，如果收集的是NO，充入空气后，NO被氧化生成红棕色气体NO₂，所以其颜色变深，故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；气体颜色变深（或气体变为红棕色）；
（3）氮氧化物有毒而污染大气，且氮氧化物能和NaOH反应生成无毒物质，所以D的作用是吸收尾气而防止空气污染，故答案为：吸收尾气，防止空气污染；
（4）该反应中N元素化合价由+2价、+4价变为+3价，所以氧化剂是NO₂，还原剂是NO，故答案为：NO₂；NO；
（5）NO和CO在催化剂条件下反应生成无毒的氮气和二氧化碳，反应方程式为2CO+2NO

催化剂  .

N₂+2CO₂，故答案为：2CO+2NO

催化剂  .

N₂+2CO₂．

点评：本题考查性质实验方案设计，侧重考查学生实验设计、基本操作、思维缜密性等能力，明确实验原理是解本题关键，注意设计实验时要考虑安全性、简洁性、方便性、环保性等，题目难度不大．