Question

为了证明铜与稀硝酸反应产生的是NO，某校学生实验小组设计了一个实验，其装置如下图所示（加热装置和固定装置均已略去），B为一个用金属丝固定的干燥管，
内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的打气球。

（1）实验时，为在E烧瓶中收集到NO，以便观察颜色，必须事先除去其中的空气。其中第一步实验操作为：                                                。从装置的设计看，确定E中空气已被赶尽的实验现象是：______     ________。
（2）将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的离子方程式为                                                       。有人认为E中收集到的可能是H₂而不是NO，如何证明？
                                                               
（3）实验过程中，发现在未鼓入空气的情况下，E中就产生红棕色。有人认为是由装置E部分设计不当造成的。你认为装置应改进的地方是
                                                         。
（4）装置D的作用是                                           。

Answer 1

(12分)（1）将装CaCO₃的干燥管下移与稀硝酸反应生成二氧化碳（2分）
C处出现白色沉淀(2分)
(2) 3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－＝3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O(2分)
用F向E中鼓入空气，E内气体由无色变成红棕色(2分)；
（3）应左导管短，右导管长才有利于排尽空气(2分)
（4）吸收多余的尾气，防止污染环境(2分)

解析试题分析：（1）根据装置的特点可知，要排尽装置中的空气，则正确的操作应该是把盛有碳酸钙的干燥管伸入A装置中的稀硝酸里，二者发生反应产生CO₂，由于CO₂的密度比空气大，就能把装置系统内的空气排出。当装置中空气完全被排尽后，CO₂将进入C装置，从而产生白色沉淀碳酸钙，据此可以确定E中空气已被赶尽。
（2）稀硝酸和铜反应生成NO的化学方程式是3Cu＋8H^＋＋2NO₃^－＝3Cu^2＋＋2NO↑＋4H₂O。由于NO极易被空气氧化生成红棕色的NO₂气体，据此可以检验。即用双连打气球向E中打入空气，如果E中气体能由无色变为红棕色，说明E中收集到的气体是NO而不是H₂。
（3）在排除E装置中的空气时，因为CO₂的密度比空气大，E装置中进气导管短出气导管长，这样便于把E中空气排出；在E装置中收集NO气体时，因为NO的密度比CO₂的密度小，E装置中进气导管长出气导管短，有利于把E装置中的CO₂排出。
（4）由于生成的气体有毒，需要进行尾气处理，NaOH溶液的作用就是吸收尾气，防止污染空气。
考点：考查铜稀硝酸反应实验的有关探究
点评：该题是高考中的常见题型，属于难度较大的试题。试题综合性强，侧重对学生能力的培养。该题的解题思路是依据本实验的目的是制备一氧化氮并检验一氧化氮，但一氧化氮在常温下很容易被空气中氧气氧化成二氧化氮。为去掉这一干扰因素，故用碳酸钙先与稀硝酸反应产生二氧化碳将空气排尽后再进行实验。该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论。