Question

【題目】某校課外活動小組為了探討銅與硝酸的反應設計了如下實驗。

（1）甲同學欲探究銅與稀硝酸反應產生的氣體主要是NO，設計裝置如圖所示（加熱裝置和固定裝置均已略去）。圖中K為止水夾（處于關閉狀態），F是含有一半空氣的注射器。

請回答有關問題：

①裝置A中進行反應時打開止水夾K，當裝置C中_________時，關閉止水夾K，試分析這樣操作的目的是________，A中反應的離子方程式為______________。

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，觀察到裝置B中的現象是__________________，B中反應的離子方程式為____________________。

③為進一步證明產物是NO，將注射器F中的空氣推入E中，看到的現象是_________________。

④裝置G的作用是_____________________。

（2）同學們發現銅與稀、濃硝酸反應所得溶液的顏色不同，并記錄如下：

將1 g細銅絲放入盛有10 mL的1 mol·L-1 HNO3溶液的試管中加熱	銅絲表面有無色氣體逸出，溶液變為天藍色
將1 g細銅絲放入盛有10 mL的14 mol·L-1HNO3溶液的試管中	產生大量紅棕色氣體，溶液變為綠色，綠色由深到淺，未見到藍色

有同學認為是銅與濃硝酸反應的溶液中溶解了生成的氣體，也有同學認為是溶液中剩余硝酸濃度較大所致，同學們分別設計了以下4個實驗來判斷該看法是否正確，以下方案中可行的是（選填序號字母）____________。

a. 向上述綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化

b. 加水稀釋上述綠色溶液，觀察顏色變化

c. 向飽和的硝酸銅溶液中不斷滴加14 mol·L-1HNO3溶液

d. 向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，觀察顏色變化

Answer 1

【答案】 產生白色沉淀 利用生成的CO2將整個裝置內的空氣趕盡，避免NO和O2反應生成NO2，對氣體產物的觀察產生干擾 CaCO3 + 2H+ ＝ Ca2+ + CO2↑ + H2O 銅絲上產生氣泡，液面上仍為無色，溶液變為藍色 3Cu + 8H+ + 2NO3- ＝ 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O 無色氣體變為紅棕色 防倒吸 acd

【解析】（1）由實驗裝置及流程可知，A中發生硝酸與碳酸鈣的反應生成二氧化碳，因燒瓶中有空氣，則生成的NO能與氧氣反應生成二氧化氮，利用A裝置反應生成的二氧化碳氣體趕凈裝置中的空氣避免對一氧化氮氣體檢驗的干擾；B中發生Cu與硝酸的反應生成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。①裝置A中進行反應時打開止水夾K，當裝置C中產生白色沉淀時，關閉止水夾K，這樣操作的目的是利用生成的CO2將整個裝置內的空氣趕盡，避免NO和O2反應生成NO2，對氣體產物的觀察產生干擾，A中反應的離子方程式為CaCO3 + 2H+ ＝ Ca2+ + CO2↑ + H2O 。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，觀察到裝置B中的現象是銅絲上產生氣泡，液面上仍為無色，溶液變為藍色，B中反應的離子方程式為3Cu + 8H+ + 2NO3- ＝ 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O。③為進一步證明產物是NO，將注射器F中的空氣推入E中，看到的現象是無色氣體變為紅棕色。④裝置G的作用是防倒吸。（2）要證明是溶液中剩余硝酸濃度較大或是溶解了NO2導致裝置①中溶液顏色不同，一是可設計將溶解的NO2趕走（a方案）再觀察顏色變化，二是增大溶液中NO2濃度（d方案），通過觀察顏色變化可以判斷；三是向飽和的硝酸銅溶液中不斷滴加14 mol·L-1HNO3溶液（c方案）。故選a c d。