Question

某學習小組為證明并觀察銅與稀HNO₃反應的產物是NO，設計了如下圖所示的實驗裝置。請你根據他們的思路，完成下述的實驗報告。

（1）實驗儀器：試管、導管、燒杯、棉花、注射器。
（2）實驗藥品：銅絲、稀硝酸、燒堿溶液、鐵粉、CaCO₃顆粒。
（3）實驗原理：
銅與稀硝酸的離子反應方程式                                           。
（4）實驗步驟：
①實驗開始時，必須進行的第一步操作是檢驗裝置的           ；
②向試管中加入一定量的固體藥品         ，然后向試管中倒入過量的稀硝酸，并迅速塞緊帶銅絲和導管的橡皮塞；
③反應一段時間后，用蘸有NaOH溶液的棉花團封住導管口；
④將銅絲向下移動插入試管液體中，使之與硝酸反應；
⑤將注射器插入試管口的橡皮塞中，向試管內推入空氣。
（5）實驗討論：
①實驗步驟②的目的是                                              ；
②實驗步驟③的目的是                                              ；
③實驗步驟⑤觀察到的現(xiàn)象是                                        。
（6）實驗評價：
該裝置的優(yōu)點是（只填一個優(yōu)點即可）                                 。

Answer 1

（12分）（3）3Cu+8H⁺ + 2NO₃^－＝3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O（2分）
（4）①氣密性；（1分）②CaCO₃顆粒（1分）
（5）①排出試管中的空氣，防止與NO反應（2分）；②使用NaOH溶液吸收產生的NO和NO₂氣體，防止逸出污染空氣（2分）；③氣體由無色變紅棕色（2分）
（6）使用可抽動的銅絲能隨時控制反應的開始和結束，節(jié)約藥品用量，減少污染氣體的產生。（2分）（或使用蘸有NaOH溶液的棉花團封住導管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣。）

試題分析：（3）硝酸是氧化性酸，和銅反應生成硝酸銅、NO和水，則銅與稀硝酸的離子反應方程式是3Cu+8H⁺ + 2NO₃^－＝3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O。
（4）①裝置連接好以后，必須檢驗裝置的氣密性，因此實驗開始時，必須進行的第一步操作是檢驗裝置的氣密性。
②由于銅和稀硝酸反應生成NO極易被氧化生成NO₂，而裝置中含有空氣，則必須排出裝置中的空氣，可以可以碳酸鈣和硝酸反應生成的CO₂來實現(xiàn)。
（5）①實驗步驟②的目的是排出試管中的空氣，防止與NO反應。
②由于氮氧化合物是大氣污染物，所以實驗步驟③的目的是使用NaOH溶液吸收產生的NO和NO₂氣體，防止逸出污染空氣。
③NO極易被氧氣氧化生成紅棕色NO₂，所以實驗步驟⑤觀察到的現(xiàn)象是氣體由無色變紅棕色。
（6）根據裝置圖可知，該裝置的優(yōu)點是使用可抽動的銅絲能隨時控制反應的開始和結束，節(jié)約藥品用量，減少污染氣體的產生（或使用蘸有NaOH溶液的棉花團封住導管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣）。
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題難易適中，針對性強，旨在培養(yǎng)硝酸規(guī)范嚴謹的實驗設計能力和動手操作能力，有利于培養(yǎng)硝酸的環(huán)境保護意識。該類試題綜合性強，理論和實踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學生必須認真、細致的審題，聯(lián)系所學過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結論。