Question

【题目】某校课外活动小组为了探讨铜与硝酸的反应设计了如下实验。

（1）甲同学欲探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO，设计装置如图所示（加热装置和固定装置均已略去）。图中K为止水夹（处于关闭状态），F是含有一半空气的注射器。

请回答有关问题：

①装置A中进行反应时打开止水夹K，当装置C中_________时，关闭止水夹K，试分析这样操作的目的是________，A中反应的离子方程式为______________。

②在完成①中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是__________________，B中反应的离子方程式为____________________。

③为进一步证明产物是NO，将注射器F中的空气推入E中，看到的现象是_________________。

④装置G的作用是_____________________。

（2）同学们发现铜与稀、浓硝酸反应所得溶液的颜色不同，并记录如下：

将1 g细铜丝放入盛有10 mL的1 mol·L-1 HNO3溶液的试管中加热	铜丝表面有无色气体逸出，溶液变为天蓝色
将1 g细铜丝放入盛有10 mL的14 mol·L-1HNO3溶液的试管中	产生大量红棕色气体，溶液变为绿色，绿色由深到浅，未见到蓝色

有同学认为是铜与浓硝酸反应的溶液中溶解了生成的气体，也有同学认为是溶液中剩余硝酸浓度较大所致，同学们分别设计了以下4个实验来判断该看法是否正确，以下方案中可行的是（选填序号字母）____________。

a. 向上述绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化

b. 加水稀释上述绿色溶液，观察颜色变化

c. 向饱和的硝酸铜溶液中不断滴加14 mol·L-1HNO3溶液

d. 向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化

Answer 1

【答案】 产生白色沉淀 利用生成的CO2将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成NO2，对气体产物的观察产生干扰 CaCO3 + 2H+ ＝ Ca2+ + CO2↑ + H2O 铜丝上产生气泡，液面上仍为无色，溶液变为蓝色 3Cu + 8H+ + 2NO3- ＝ 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O 无色气体变为红棕色 防倒吸 acd

【解析】（1）由实验装置及流程可知，A中发生硝酸与碳酸钙的反应生成二氧化碳，因烧瓶中有空气，则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮，利用A装置反应生成的二氧化碳气体赶净装置中的空气避免对一氧化氮气体检验的干扰；B中发生Cu与硝酸的反应生成NO、硝酸铜，E中收集到无色气体NO，利用F充入空气，可检验NO的生成；C装置可检验二氧化碳充满B、E装置；D装置为尾气处理装置，吸收氮的氧化物，防止污染空气。①装置A中进行反应时打开止水夹K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭止水夹K，这样操作的目的是利用生成的CO2将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成NO2，对气体产物的观察产生干扰，A中反应的离子方程式为CaCO3 + 2H+ ＝ Ca2+ + CO2↑ + H2O 。②在完成①中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是铜丝上产生气泡，液面上仍为无色，溶液变为蓝色，B中反应的离子方程式为3Cu + 8H+ + 2NO3- ＝ 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O。③为进一步证明产物是NO，将注射器F中的空气推入E中，看到的现象是无色气体变为红棕色。④装置G的作用是防倒吸。（2）要证明是溶液中剩余硝酸浓度较大或是溶解了NO2导致装置①中溶液颜色不同，一是可设计将溶解的NO2赶走（a方案）再观察颜色变化，二是增大溶液中NO2浓度（d方案），通过观察颜色变化可以判断；三是向饱和的硝酸铜溶液中不断滴加14 mol·L-1HNO3溶液（c方案）。故选a c d。