Question

8．某校学生实验小组设计了一个实验，其装置如图所示（加热装置和固定装置均已略去），B为一个用铁丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；D为气球； E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的双连打气球．
（1）实验时，先将B装置放入A中，使碳酸钙与稀硝酸相接触产生气体，直到C处澄清石灰水出现白色沉淀为止，将B装置上提，使之与稀硝酸分离．该组学生设计此步操作的目的是产生二氧化碳，排出装置中的空气；
（2）然后将铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的化学方程式为3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；用F向E中鼓入空气，可观察到 红棕色气体 出现，产生上述现象其反应的化学方程式为2NO+O₂=NO₂；一段时间后，C中白色沉淀溶解，其原因可能是二氧化碳密度大于空气，未能排尽烧瓶中的空气，少量NO与空气中的氧气反应生成少量的红棕色的NO₂；鼓入空气后，NO与氧气反应，生成大量的红棕色气体二氧化氮  （请用最熟悉的反应进行解释）；
（3）溶液D的作用是吸收尾气，防止污染大气．

Answer 1

分析 要验证铜与稀硝酸反应生成一氧化氮，则应将装置中的O₂排出．当B中的CaCO₃与稀硝酸接触时，生成CO₂气体．CO₂气体可将A中空气排尽，但由于CO₂的密度大于空气的密度，因此E中采用向下排空气法是不能将空气排尽的．由于E中有残留的少量O₂，因此当有NO生成时，E中有少量的NO₂生成，从F鼓入空气时，E中生成的NO₂增加，红棕色加深．随着反应的不断进行，E中生成的NO₂会被排入C，在C中与水反应生成硝酸，将原来生成的CaCO₃沉淀溶解．D装置用来吸收尾气，防止污染环境．

解答 解：（1）当B中的CaCO₃与稀硝酸接触时，生成CO₂气体．CO₂气体可将A中空气排尽，以防止氧化生成的NO，故答案为：产生二氧化碳，排出装置中的空气；
（2）A中产生无色气体为NO，反应的化学方程式为3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，一氧化氮和氧气反应生成红棕色气态二氧化氮，反应的化学方程式为：2NO+O₂=NO₂，由于CO₂的密度大于空气的密度，因此E中采用向下排空气法是不能将空气排尽的．由于E中有残留的少量O₂，因此当有NO生成时，E中有少量的NO₂生成，从F鼓入空气时，E中生成的NO₂增加，红棕色加深，
故答案为：3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，2NO+O₂=NO₂，二氧化碳密度大于空气，未能排尽烧瓶中的空气，少量NO与空气中的氧气反应生成少量的红棕色的NO₂；鼓入空气后，NO与氧气反应，生成大量的红棕色气体二氧化氮；
（3）D装置用来吸收尾气，防止污染环境，
故答案为：吸收尾气，防止污染大气．

点评 本题综合考查物质的性质实验探究，涉及硝酸与铜的反应以及一氧化氮的性质，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，难度不大．