Question

I．图1是中学教材中铜与稀硝酸反应的实验装置，请就此回答下列问题：
（1）试管A中发生反应的离子方程式是______．
（2）试管A中观察到的现象是______．
（3）试管B中盛装NaOH溶液的目的是______．
II．上述装置存在明显的不足，为克服上述缺点，某课外小组的学生设计了如图2所示的装置．
实验步骤如下：
①检查装置的气密性；
②向试管中加入一定量碳酸钙固体；
③向试管中加入过量稀硝酸，并迅速盖上带铜丝和导管的橡皮塞；
④待反应完全后，将导管插入试管内接近液面（如图）；
⑤将铜丝插入到溶液中；⑥反应一段时间后，用注射器向试管内推入氧气（或空气）．
请回答下列问题：
（4）实验中加入CaCO₃的作用是______．
（5）实验④的实验目的是______．
（6）实验⑥中推入氧气或空气的目的是______．

Answer 1

解：I．（1）铜和硝酸反应生成硝酸铜，一氧化氮和水，所以其离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）铜和硝酸反应生成铜离子进入溶液，所以看到固体溶解；铜离子在水溶液里呈蓝色，所以看到溶液呈蓝色；该反应中有一氧化氮生成，一氧化氮是无色的气体，但一氧化氮不稳定，能和空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮，二氧化氮能和水反应生成硝酸和一氧化氮，所以看到的现象是有无色气体产生，在试管上方变为红棕色，一段时间后又变为无色．
故答案为：固体溶解，溶液变为蓝色；有无色气体产生，在试管上方变为红棕色，一段时间后又变为无色；
（3）铜和硝酸反应生成的氮的氧化物有毒，不能直接排空，氮的氧化物能和碱反应，所以用氢氧化钠溶液除去产生的NO_x，防止污染空气，
故答案为：除去产生的NO_x，防止污染空气；
II．（4）一氧化氮不稳定，能和空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮，产生杂质干扰实验，装置中有空气，用碳酸钙固体和硝酸反应生成二氧化碳排出空气，且二氧化碳和一氧化氮不反应．
故答案为：除去装置内的空气，防止生成的NO被氧化而影响实验效果；
（5）试管中充满二氧化碳，一氧化氮的密度小于二氧化碳的密度，如果导管较短，收集的一氧化氮中含有二氧化碳杂质，只有导管插入到液面，才能使密度小的NO聚集于试管内．
故答案为：因NO的密度小于CO₂，只有导管插入到液面，才能使密度小的NO聚集于试管内；
（6）一氧化氮和二氧化碳都是无色气体，无法确认；推入氧气或空气，根据一氧化氮和氧气生成的二氧化氮颜色确认产生一氧化氮并收集．
故答案为：确认反应产生并收集了NO气体．
分析：I．（1）根据该反应的反应物、产物写出相应的离子方程式；
（2）从固体的变化、溶液颜色的变化、生成气体的颜色及变化方面考虑；
（3）根据氢氧化钠的性质分析；
II．（4）根据碳酸钙的性质并结合题意分析；
（5）根据一氧化氮与二氧化碳的密度方面考虑；
（6）根据一氧化氮的性质分析．
点评：本题以铜和硝酸的反应为载体考查了化学实验的改进及评价，对实验方案的评价主要从可行性方面、”绿色化学”视角、“安全性”方面对实验方案做出评价．