Question

19．某課外活動小組設(shè)計了下列實驗，裝置如圖甲所示（加熱裝置和固定裝置均已略去）．圖中K為止水夾（處于關(guān)閉狀態(tài)），F(xiàn)是一半空的注射器．
實驗?zāi)康模禾骄裤~與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體主要是NO
信息資料：已知NO是一種無色氣體，在常溫下能迅速與O₂反應(yīng)生成NO₂，NO₂是一種紅棕色的氣體，密度比空氣大，能與水反應(yīng)生成HNO₂溶液和NO氣體，NO和NO₂都是大氣污染物．
請回答有關(guān)問題：
（1）設(shè)計裝置A的目的是產(chǎn)生CO₂，趕走裝置中的空氣，防止因NO與O₂反應(yīng)生成NO₂而產(chǎn)生產(chǎn)生干擾；為達(dá)到此目的，應(yīng)進(jìn)行的操作是打開K，其二打開分液漏斗活塞，當(dāng)裝置C中產(chǎn)生白色沉淀時，關(guān)閉K．
（2）在完成（1）中的“操作”后，將裝置B中銅絲插入稀硝酸，并微熱之，B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu+8HNO₃═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O．根據(jù)已知條件回答問題：
①觀察到裝置B中的現(xiàn)象是氣泡冒出和溶液變?yōu)樗{(lán)色；
②在該反應(yīng)中，“8HNO₃”中共有8個氮原子，其中有2個氮原子的化合價發(fā)生了改變．
（3）裝置E和F的作用是驗證NO的生成；為實現(xiàn)此作用，其操作方法是將注射器中的空氣推入E中，若氣體變?yōu)榧t棕色則說明生成了NO．
（4）裝置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空氣，兼有吸收多余的氮的氧化物，防止污染空氣，防止倒吸．的功能．
拓展延伸：上述實驗過程中涉及到的NO和NO₂都是氮元素形成的重要氧化物．根據(jù)信息資料寫出NO₂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO．
結(jié)合電解水實驗，化學(xué)方程式中的計量數(shù)和實驗現(xiàn)象間存在某種微妙的關(guān)系，請你思考：將充滿NO₂氣體的試管倒立于水槽中（如圖乙），你會觀察到試管內(nèi)上升一段液柱，試管里紅棕色氣體變?yōu)闊o色現(xiàn)象．

Answer 1

分析 由實驗裝置及流程可知，A中發(fā)生硝酸與碳酸鈣的反應(yīng)生成二氧化碳，因燒瓶中有空氣，則生成的NO能與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，利用A裝置反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w趕凈裝置中的空氣避免對一氧化氮氣體檢驗的干擾；B中發(fā)生Cu與硝酸的反應(yīng)生成NO、硝酸銅，E中收集到無色氣體NO，利用F充入空氣，可檢驗NO的生成；C裝置可檢驗二氧化碳充滿B、E裝置；D裝置為尾氣處理裝置，吸收氮的氧化物，防止污染空氣，以此來解答．根據(jù)化學(xué)方程式前后氣體的體積變化可知試管內(nèi)部壓強(qiáng)變化，由壓強(qiáng)變化可以推測液面變化情況；

解答 解：（1）因燒瓶中有空氣，則生成的NO能與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，利用A裝置反應(yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w趕凈裝置中的空氣避免對一氧化氮氣體檢驗的干擾；為達(dá)到此目的，打開K，將CO₂氣體通入至C中產(chǎn)生白色沉淀時，關(guān)閉K；
（2）①因銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、NO和水，B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu+8HNO_3（堿）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，觀察到氣泡冒出和溶液變?yōu)樗{(lán)色；
②其離子反應(yīng)為3Cu+2NO₃^-+8H⁺═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，在該反應(yīng)中，“8HNO₃”中共有8個氮原子，其中有2個氮原子的化合價發(fā)生了改變．
（3）將F中的空氣推入E中，發(fā)生2NO+O₂=2NO₂，E中無色氣體變?yōu)榧t棕色，證明NO存在，則裝置E和F的作用是驗證NO的生成，
故答案為：驗證NO的生成；將注射器中的空氣推入E中，若氣體變?yōu)榧t棕色則說明生成了NO；
（4）NO、NO₂都有毒，能污染環(huán)境，氮的氧化物能被NaOH溶液吸收，則裝置D的作用為吸收多余的氮氧化物，防止污染空氣，用干燥管連接可以防止倒吸；
由反應(yīng)物和生成物正確書寫化學(xué)方程式，故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
由反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，當(dāng)有3體積的二氧化氮氣體時，與水反應(yīng)后生成的一氧化氮氣體是1體積，并且試管中的二氧化氮消失，生成無色的一氧化氮氣體，故填：試管內(nèi)上升一段液柱，試管里紅棕色氣體變?yōu)闊o色；
答案：
（1）產(chǎn)生CO₂，趕走裝置中的空氣，防止因NO與O₂反應(yīng)生成NO₂而產(chǎn)生產(chǎn)生干擾；白色沉淀；
（2）
①氣泡冒出和溶液變?yōu)樗{(lán)色；
②8；2；
（3）驗證NO的生成；將注射器中的空氣推入E中，若氣體變?yōu)榧t棕色則說明生成了NO；
（4）吸收多余的氮的氧化物，防止污染空氣，防止倒吸；3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；試管內(nèi)上升一段液柱，試管里紅棕色氣體變?yōu)闊o色．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，把握實驗裝置的作用、發(fā)生的反應(yīng)及NO易被氧化為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力與實驗?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度中等．