Question

1．為了證明銅和稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生一氧化氮氣體，某學(xué)校學(xué)生實驗小組設(shè)計了一個實驗，其裝置如圖所示（加熱裝置與固定裝置均已略去），B為一個用金屬絲固定的干燥管，內(nèi)裝塊狀碳酸鈣固體；E為一個空的蒸餾燒瓶；F是可控制氣體流向，用于鼓入空氣的雙連打氣球．
（1）實驗時，先將B裝置下移，使碳酸鈣與稀硝酸接觸產(chǎn)生氣體，當(dāng)C處產(chǎn)生白色沉淀時，立刻將B裝置上提，使之與稀硝酸分離．該組學(xué)生設(shè)計此步操作的目的為用碳酸鈣與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳排出裝置中的空氣，讓整套裝置充滿CO₂，防止O₂干擾．
（2）將A中銅絲放入稀硝酸中，給裝置A微微加熱，在裝置A中產(chǎn)生無色氣體，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu+8HNO₃=2Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O．
（3）裝置E中開始時出現(xiàn)淺紅棕色，用F向E中鼓入空氣后，可觀察到燒瓶E內(nèi)氣體顏色加深．假設(shè)裝置E的體積為66mL，空氣殘留量為10mL，要鼓入130mL的空氣才能將NO全部氧化（設(shè)氧氣占空氣體積的$\frac{1}{5}$，且所有氣體都在同溫同壓下）．
（4）一段時間后，C中白色沉淀溶解，其原因是3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO、CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O（用離子方程式表示）

Answer 1

分析 實驗時，可先將B裝置中CaCO₃放入硝酸中，碳酸鈣和硝酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，先排出去其中的空氣，以便在E燒瓶中收集到NO，以便觀察顏色，且在C中可觀察到渾濁，有碳酸鈣沉淀生成，A中硝酸和銅反應(yīng)生成NO，易于氧氣反應(yīng)，則將F氣球中空氣壓入E中，有紅棕色氣體生成，裝置D中盛有氫氧化鈉溶液，可用與吸收二氧化氮氣體，氣體中氣球可用于吸收不反應(yīng)的NO，以防止污染空氣，
（1）NO與空氣中氧氣反應(yīng)，制取NO前需要先用二氧化碳將裝置中空氣排凈；
（2）銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮氣體和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）E中含有NO，NO與空氣中氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮，假設(shè)裝置E的體積為66mL，空氣殘留量為10mL，則NO為56ml，需要氧氣為28ml，10ml殘留空氣中含氧氣為2ml，則需要通入氧氣為28ml-2ml=26ml，換算成空氣體積得到；
（4）二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，硝酸與碳酸鈣反應(yīng)生成，導(dǎo)致碳酸鈣溶解；

解答 解：（1）實驗時，可先將B裝置中CaCO₃放入硝酸中，碳酸鈣和硝酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，用碳酸鈣與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳排出裝置中的空氣排除裝置中的空氣，以便在E燒瓶中收集到NO，以便觀察顏色，
故答案為：用碳酸鈣與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳排出裝置中的空氣，讓整套裝置充滿CO₂，防止O₂干擾；
（2）稀硝酸與銅反應(yīng)生成硝酸銅和NO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Cu+8HNO₃=2Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8HNO₃=2Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（3）E中含有NO，NO與空氣中氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮，假設(shè)裝置E的體積為66mL，空氣殘留量為10mL，則NO為56ml，2NO+O₂=2NO₂，需要氧氣為28ml，10ml殘留空氣中含氧氣=10ml×$\frac{1}{5}$=2ml，則需要通入氧氣為28ml-2ml=26ml，空氣體積=5×26ml=130ml，
故答案為：130；
（4）A中硝酸和銅反應(yīng)生成NO，NO易與氧氣反應(yīng)生成NO₂，可觀察到燒瓶E內(nèi)氣體顏色逐漸加深；一段時間后，C中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，硝酸能夠溶解碳酸鈣，所以C中白色沉淀溶解，反應(yīng)的離子方程式為：3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO、CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案為：3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO、CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O．

點評 本題以硝酸的性質(zhì)為載體綜合考查性質(zhì)實驗的設(shè)計，為高考常見題型，題目難度中等，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰�，注意把握相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，明確實驗?zāi)康暮驮�理是解答該題的關(guān)鍵，注意常見實驗操作方法及注意事項．