Question

7．某同学利用下列实验装置图探究铜与稀硝酸反应的还原产物并进行喷泉实验（假设药品足量），请回答下列问题：
（1）实验室用金属铜和稀硝酸制取NO气体的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
（2）实验开始时，该同学进行了如下的操作步骤，正确的顺序是③①④⑤②（填选项序号）．
①打开活塞与止水夹
②U形管右侧酸液与铜丝分离后，打开活塞
③检查气密性，组装好其它部分仪器
④从长颈漏斗往U形管中注入稀硝酸至与橡皮塞下端齐平
⑤关闭活塞与止水夹
（3）第（2）题中操作④的目的是将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O₂反应生成NO₂对气体产物的观察产生干扰．
（4）上述实验过程中长颈漏斗所起的作用是接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出．
（5）能证明稀硝酸与铜反应还原产物是NO气体的实验现象是B（填选项字母）．原因是2NO+O₂=2NO₂（用化学方程式表示）．
A．U形管右侧中收集到无色气味
B．U形管右侧产生的无色气体进入圆底烧瓶后接触空气变为红棕色
C．U形管中溶液颜色变成蓝色
（6）为了进行喷泉实验，该同学又进行了如下操作：关闭活塞，反应继续，当酸液与铜丝分离，再打开活塞，如此连续反复几次，直到把烧瓶中的氧气尽可能消耗干净，关闭活塞．此时若要在烧瓶中进行喷泉实验，可进行的操作是用热毛巾捂住圆底烧瓶的底部，打开止水夹，当看到烧杯中导管口有气泡冒出一会儿后，再移开热毛巾．

Answer 1

分析 （1）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮、水；
（2）该实验为探究铜与稀硝酸反应的还原产物并进行喷泉实验，铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体，所以连接装置后先进行检查气密性，原理是利用活塞与止水夹构成封闭体系，根据装置内外的压强差形成水柱或气泡判断，然后进行反应，实验要验证铜与稀硝酸反应的还原产物是NO而不是NO₂，生成的气体不能与空气接触，应先打开活塞再从右侧加稀硝酸，排尽装置内的空气，据此分析操作步骤；
（3）装置中残留空气，反应产物一氧化氮易与空气中的氧气反应，需用反应产生的气体赶走装置中的空气；
（4）长颈漏斗球形部分空间较大，能起缓冲作用，接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出；
（5）NO是无色气体，NO遇空气中氧气生成NO₂气体，NO₂是红棕色的气体，稀硝酸与Cu反应生成NO气体，右侧压强增大，右侧产生的无色气体进入圆底烧瓶后接触空气变为红棕色，说明还原产物是NO；
（6）喷泉实验利用的原理是产生压强差，利用气体热胀冷缩和二氧化氮极易溶于氢氧化钠，形成压强差而形成喷泉进行解答．

解答 解：（1）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮、水，反应离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）该实验为探究铜与稀硝酸反应的还原产物并进行喷泉实验，铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体，所以连接装置后先进行检查气密性（③），然后打开活塞与止水夹（①），从长颈漏斗往U形管中注入稀硝酸至与橡皮塞下端齐平（④），铜和稀硝酸反应，将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O₂反应生成NO₂对气体产物的观察产生干扰，关闭活塞与止水夹（⑤），U形管右侧酸液与铜丝分离后，打开活塞（②），反应结束，所以操作步骤为：③①④⑤②，
故答案为：③①④⑤②；
（3）装置中残留空气，反应产物一氧化氮易与空气中的氧气反应，操作④从长颈漏斗往U形管中注入稀硝酸至与橡皮塞下端齐平，铜和稀硝酸反应生成一氧化氮，将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O₂反应生成NO₂对气体产物的观察产生干扰，
故答案为：将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O₂反应生成NO₂对气体产物的观察产生；干扰；
（4）该实验铜和稀硝酸反应，生成的NO是无色难溶于水的气体，装置内压强增大，用长颈漏斗能接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出，
故答案为：接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出；
（5）NO是无色难溶于水的气体，若稀硝酸与Cu反应生成NO气体，右侧压强增大，右侧产生的无色气体进入圆底烧瓶后接触空气，NO遇空气中氧气反应2NO+O₂=2NO₂，生成红棕色的NO₂气体，所以U形管右侧产生的无色气体进入圆底烧瓶后接触空气变为红棕色，能证明稀硝酸与铜反应还原产物是NO，
故答案为：B；2NO+O₂=2NO₂；
（6）气体受热体积膨胀，二氧化氮是一种极易溶于碱的气体，2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，用热毛巾捂住圆底烧瓶的底部，打开止水夹，当看到烧杯中导管口有气泡冒出一会儿后，再移开热毛巾，瓶内压强减小，在外界气压的作用下，水被压到瓶内，形成喷泉现象，
故答案为：用热毛巾捂住圆底烧瓶的底部，打开止水夹，当看到烧杯中导管口有气泡冒出一会儿后，再移开热毛巾．

点评 本题考查探究铜与稀硝酸反应性质实验，为高频考点，把握实验装置的作用、物质的性质、发生的反应及实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．