Question

7．某同學利用下列實驗裝置圖探究銅與稀硝酸反應的還原產(chǎn)物并進行噴泉實驗（假設藥品足量），請回答下列問題：
（1）實驗室用金屬銅和稀硝酸制取NO氣體的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
（2）實驗開始時，該同學進行了如下的操作步驟，正確的順序是③①④⑤②（填選項序號）．
①打開活塞與止水夾
②U形管右側酸液與銅絲分離后，打開活塞
③檢查氣密性，組裝好其它部分儀器
④從長頸漏斗往U形管中注入稀硝酸至與橡皮塞下端齊平
⑤關閉活塞與止水夾
（3）第（2）題中操作④的目的是將整個裝置內(nèi)的空氣趕盡，避免NO和O₂反應生成NO₂對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生干擾．
（4）上述實驗過程中長頸漏斗所起的作用是接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出．
（5）能證明稀硝酸與銅反應還原產(chǎn)物是NO氣體的實驗現(xiàn)象是B（填選項字母）．原因是2NO+O₂=2NO₂（用化學方程式表示）．
A．U形管右側中收集到無色氣味
B．U形管右側產(chǎn)生的無色氣體進入圓底燒瓶后接觸空氣變?yōu)榧t棕色
C．U形管中溶液顏色變成藍色
（6）為了進行噴泉實驗，該同學又進行了如下操作：關閉活塞，反應繼續(xù)，當酸液與銅絲分離，再打開活塞，如此連續(xù)反復幾次，直到把燒瓶中的氧氣盡可能消耗干凈，關閉活塞．此時若要在燒瓶中進行噴泉實驗，可進行的操作是用熱毛巾捂住圓底燒瓶的底部，打開止水夾，當看到燒杯中導管口有氣泡冒出一會兒后，再移開熱毛巾．

Answer 1

分析 （1）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮、水；
（2）該實驗為探究銅與稀硝酸反應的還原產(chǎn)物并進行噴泉實驗，銅和稀硝酸反應生成一氧化氮氣體，所以連接裝置后先進行檢查氣密性，原理是利用活塞與止水夾構成封閉體系，根據(jù)裝置內(nèi)外的壓強差形成水柱或氣泡判斷，然后進行反應，實驗要驗證銅與稀硝酸反應的還原產(chǎn)物是NO而不是NO₂，生成的氣體不能與空氣接觸，應先打開活塞再從右側加稀硝酸，排盡裝置內(nèi)的空氣，據(jù)此分析操作步驟；
（3）裝置中殘留空氣，反應產(chǎn)物一氧化氮易與空氣中的氧氣反應，需用反應產(chǎn)生的氣體趕走裝置中的空氣；
（4）長頸漏斗球形部分空間較大，能起緩沖作用，接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出；
（5）NO是無色氣體，NO遇空氣中氧氣生成NO₂氣體，NO₂是紅棕色的氣體，稀硝酸與Cu反應生成NO氣體，右側壓強增大，右側產(chǎn)生的無色氣體進入圓底燒瓶后接觸空氣變?yōu)榧t棕色，說明還原產(chǎn)物是NO；
（6）噴泉實驗利用的原理是產(chǎn)生壓強差，利用氣體熱脹冷縮和二氧化氮極易溶于氫氧化鈉，形成壓強差而形成噴泉進行解答．

解答 解：（1）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮、水，反應離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）該實驗為探究銅與稀硝酸反應的還原產(chǎn)物并進行噴泉實驗，銅和稀硝酸反應生成一氧化氮氣體，所以連接裝置后先進行檢查氣密性（③），然后打開活塞與止水夾（①），從長頸漏斗往U形管中注入稀硝酸至與橡皮塞下端齊平（④），銅和稀硝酸反應，將整個裝置內(nèi)的空氣趕盡，避免NO和O₂反應生成NO₂對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生干擾，關閉活塞與止水夾（⑤），U形管右側酸液與銅絲分離后，打開活塞（②），反應結束，所以操作步驟為：③①④⑤②，
故答案為：③①④⑤②；
（3）裝置中殘留空氣，反應產(chǎn)物一氧化氮易與空氣中的氧氣反應，操作④從長頸漏斗往U形管中注入稀硝酸至與橡皮塞下端齊平，銅和稀硝酸反應生成一氧化氮，將整個裝置內(nèi)的空氣趕盡，避免NO和O₂反應生成NO₂對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生干擾，
故答案為：將整個裝置內(nèi)的空氣趕盡，避免NO和O₂反應生成NO₂對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生；干擾；
（4）該實驗銅和稀硝酸反應，生成的NO是無色難溶于水的氣體，裝置內(nèi)壓強增大，用長頸漏斗能接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出，
故答案為：接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出；
（5）NO是無色難溶于水的氣體，若稀硝酸與Cu反應生成NO氣體，右側壓強增大，右側產(chǎn)生的無色氣體進入圓底燒瓶后接觸空氣，NO遇空氣中氧氣反應2NO+O₂=2NO₂，生成紅棕色的NO₂氣體，所以U形管右側產(chǎn)生的無色氣體進入圓底燒瓶后接觸空氣變?yōu)榧t棕色，能證明稀硝酸與銅反應還原產(chǎn)物是NO，
故答案為：B；2NO+O₂=2NO₂；
（6）氣體受熱體積膨脹，二氧化氮是一種極易溶于堿的氣體，2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，用熱毛巾捂住圓底燒瓶的底部，打開止水夾，當看到燒杯中導管口有氣泡冒出一會兒后，再移開熱毛巾，瓶內(nèi)壓強減小，在外界氣壓的作用下，水被壓到瓶內(nèi)，形成噴泉現(xiàn)象，
故答案為：用熱毛巾捂住圓底燒瓶的底部，打開止水夾，當看到燒杯中導管口有氣泡冒出一會兒后，再移開熱毛巾．

點評 本題考查探究銅與稀硝酸反應性質(zhì)實驗，為高頻考點，把握實驗裝置的作用、物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應及實驗技能為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．