Question

某学习小组为证明并观察铜与稀HNO₃反应的产物是NO，设计了如下图所示的实验装置。请你根据他们的思路，完成下述的实验报告。

（1）实验仪器：试管、导管、烧杯、棉花、注射器。

（2）实验药品：铜丝、稀硝酸、烧碱溶液、铁粉、CaCO₃颗粒。

（3）实验原理：

铜与稀硝酸的离子反应方程式                                           。

（4）实验步骤：

①实验开始时，必须进行的第一步操作是检验装置的           ；

②向试管中加入一定量的固体药品         ，然后向试管中倒入过量的稀硝酸，并迅速塞紧带铜丝和导管的橡皮塞；

③反应一段时间后，用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口；

④将铜丝向下移动插入试管液体中，使之与硝酸反应；

⑤将注射器插入试管口的橡皮塞中，向试管内推入空气。

（5）实验讨论：

①实验步骤②的目的是                                              ；

②实验步骤③的目的是                                              ；

③实验步骤⑤观察到的现象是                                        。

（6）实验评价：

该装置的优点是（只填一个优点即可）                                 。

 

Answer 1

【答案】

（12分）（3）3Cu+8H⁺ + 2NO₃^－＝3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O（2分）

（4）①气密性；（1分）②CaCO₃颗粒（1分）

（5）①排出试管中的空气，防止与NO反应（2分）；②使用NaOH溶液吸收产生的NO和NO₂气体，防止逸出污染空气（2分）；③气体由无色变红棕色（2分）

（6）使用可抽动的铜丝能随时控制反应的开始和结束，节约药品用量，减少污染气体的产生。（2分）（或使用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口，可防止NO和NO₂气体逸出污染大气。）

【解析】

试题分析：（3）硝酸是氧化性酸，和铜反应生成硝酸铜、NO和水，则铜与稀硝酸的离子反应方程式是3Cu+8H⁺ + 2NO₃^－＝3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O。

（4）①装置连接好以后，必须检验装置的气密性，因此实验开始时，必须进行的第一步操作是检验装置的气密性。

②由于铜和稀硝酸反应生成NO极易被氧化生成NO₂，而装置中含有空气，则必须排出装置中的空气，可以可以碳酸钙和硝酸反应生成的CO₂来实现。

（5）①实验步骤②的目的是排出试管中的空气，防止与NO反应。

②由于氮氧化合物是大气污染物，所以实验步骤③的目的是使用NaOH溶液吸收产生的NO和NO₂气体，防止逸出污染空气。

③NO极易被氧气氧化生成红棕色NO₂，所以实验步骤⑤观察到的现象是气体由无色变红棕色。

（6）根据装置图可知，该装置的优点是使用可抽动的铜丝能随时控制反应的开始和结束，节约药品用量，减少污染气体的产生（或使用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口，可防止NO和NO₂气体逸出污染大气）。

考点：考查铜稀硝酸反应实验原理探究的有关判断

点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题难易适中，针对性强，旨在培养硝酸规范严谨的实验设计能力和动手操作能力，有利于培养硝酸的环境保护意识。该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论。