Question

為了證明銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的是NO，某校學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了一個實(shí)驗(yàn)，其裝置如圖所示（加熱裝置和固定裝置均已略去），B為一個用金屬絲固定的干燥管，內(nèi)裝塊狀碳酸鈣固體；E為一個空的蒸餾燒瓶；F是用于鼓入空氣的打氣球．
（1）實(shí)驗(yàn)時，為在E燒瓶中收集并觀察到無色的NO．實(shí)驗(yàn)第一步操作先將B中的碳酸鈣插入稀硝酸中，其作用是

 

．當(dāng)在C中看到有

 

的現(xiàn)象時，能確定E中空氣已被排盡．
（2）實(shí)驗(yàn)第二步操作是，將A中銅絲放入稀硝酸中，給裝置A微微加熱，在裝置A中產(chǎn)生無色氣體，其反應(yīng)的離子方程式為

 

；為排除E中收集到是H₂的可能，向E中注入適量空氣，則看到的現(xiàn)象是

 

．
（3）氮氧化物進(jìn)入大氣后，不僅會形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學(xué)煙霧．因此裝置D的作用是

 

．
（4）用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
在該反應(yīng)中，氧化劑是

 

，還原劑是

 

．
（5）汽車尾氣中含有NO和CO，經(jīng)過排氣管中的催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為對大氣無污染的物質(zhì)．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）裝置中含有空氣，干擾NO的檢驗(yàn)，用其它氣體排出空氣；碳酸鈣和硝酸反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；
（2）Cu和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、NO和水；NO不穩(wěn)定，易被氧氣氧化生成紅棕色氣體二氧化氮，常溫下氫氣和氧氣不反應(yīng)；
（3）氮氧化物有毒，污染大氣，為防止污染大氣，可以用堿液吸收；
（4）該反應(yīng)中N元素化合價由+2價、+4價變?yōu)?3價，得電子化合價降低的反應(yīng)物是氧化劑、失電子化合價升高的反應(yīng)物是還原劑；
（5）NO和CO在催化劑條件下反應(yīng)生成無毒的氮?dú)夂投�氧化碳�?/div>

解答： 解：（1）裝置中含有空氣，空氣中氧氣能將NO氧化為紅棕色氣體二氧化氮而干擾NO的檢驗(yàn)，所以用其它氣體排出空氣，碳酸鈣和硝酸反應(yīng)生成二氧化碳而排出空氣，從而排除空氣的干擾；碳酸鈣和硝酸反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，如果C裝置變渾濁，就證明E中空氣被除盡，
故答案為：反應(yīng)生成二氧化碳以趕盡裝置中的空氣；澄清石灰水變渾濁；
（2）稀硝酸具有強(qiáng)氧化性，能將Cu氧化為硝酸銅，自身被還原為NO，離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，如果收集的是NO，充入空氣后，NO被氧化生成紅棕色氣體NO₂，所以其顏色變深，故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；氣體顏色變深（或氣體變?yōu)榧t棕色）；
（3）氮氧化物有毒而污染大氣，且氮氧化物能和NaOH反應(yīng)生成無毒物質(zhì)，所以D的作用是吸收尾氣而防止空氣污染，故答案為：吸收尾氣，防止空氣污染；
（4）該反應(yīng)中N元素化合價由+2價、+4價變?yōu)?3價，所以氧化劑是NO₂，還原劑是NO，故答案為：NO₂；NO；
（5）NO和CO在催化劑條件下反應(yīng)生成無毒的氮?dú)夂投�氧化碳，反�?yīng)方程式為2CO+2NO

催化劑  .

N₂+2CO₂，故答案為：2CO+2NO

催化劑  .

N₂+2CO₂．

點(diǎn)評：本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、基本操作、思維縝密性等能力，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，注意設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時要考慮安全性、簡潔性、方便性、環(huán)保性等，題目難度不大．