Question

實驗室用稀硝酸與Cu反應來制備NO，如果采用圖（Ⅰ）裝置，由于燒瓶內的空氣不易排出，生成的NO很快被氧化成紅棕色的NO₂，不易觀察到有無色的NO生成．即使可用排水法收集到無色的NO，也無說服力，會認為NO是由NO₂與H₂O反應生成的．有人設計了圖（Ⅱ）裝置，用來做該實驗可以達到滿意的效果．
（1）將有關操作補充完整．
①將活塞打開，從U形管的長管口注入稀硝酸，一直注到

 

為止．
②關閉活塞，用酒精燈在

 

加熱，當

 

時，立即撤去酒精燈．
（2）回答下列問題：
①寫出銅與稀硝酸反應的離子方程式：

 

；
②反應在什么情況下可以自動停止？

 

，可以在何處觀察到無色的NO？

 

；
③如果再將活塞慢慢打開，可立即觀察到哪些明顯現象？

 

．

Answer 1

分析：由于NO易被空氣中O₂氧化成NO（紅棕色），所以在金屬與稀HNO₃反應的常規實驗中，很難觀察到無色NO氣體的生成，而是觀察到紅棕色氣體．本題實驗Ⅱ中的意圖是創設無氧氣環境，使NO能存在相當長一段時間．結合NO₂的性質解答該題．

解答：解：（1）①實驗時應將裝置內的空氣完全排除，則應單孔塞下沿與液面間不留有空隙，否則不能觀察到無色氣體，
故答案為：單孔塞下沿與液面間不留有空隙；
②金屬銅和稀硝酸反應在加熱條件下進行，可以在U型管的A側加熱，銅絲與稀硝酸的反應為放熱反應，當生成氣體時可停止解熱，反應放出的熱量可維持反應繼續進行，
故答案為：U型管的A側；銅絲上有氣泡產生；
（2）①金屬銅可以和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，反應的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑十4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑十4H₂O；
②當銅絲和稀硝酸不接觸時，反應會自動停止，在左側可觀察到無色氣體，
故答案為：當產生的NO氣體將稀硝酸排入U型管B側管內使銅絲網與稀硝酸脫離后反應會立即停止；在U型管A側管內可觀察到無色的NO氣體；
③如果再將分液漏斗的活塞慢慢打開，右側壓強大于左側，U型管B側管中硝酸又回落到A側管內，NO與空氣接觸而生成紅棕色氣體．
故答案為：U型管B側管中硝酸又回落到A側管內，分液漏斗中有紅棕色氣體出現．

點評：本題考查制備實驗的設計，題目難度中等，注意把握實驗的操作方法和反應原理，注意觀察NO的現象必須在無氧的環境中進行．