Question

（12分）某學(xué)習(xí)小組為證明并觀察銅與稀HNO₃反應(yīng)的產(chǎn)物是NO，設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。請(qǐng)你根據(jù)他們的思路，回答有關(guān)的問題。

（一）實(shí)驗(yàn)儀器：大試管、玻璃導(dǎo)管、橡皮塞、燒杯、棉花、注射器。
（二）實(shí)驗(yàn)藥品：銅絲、稀硝酸、碳酸鈣顆粒、燒堿溶液。
（三）實(shí)驗(yàn)原理：
銅與稀硝酸反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式            ①                     。
（四）實(shí)驗(yàn)步驟：
1、按右圖所示連接好裝置，檢驗(yàn)裝置的     ②     ；
2、向試管中加入一定量的固體藥品（填化學(xué)式）    ③  ，然后向試管中倒入過量的稀硝酸，并迅速塞緊帶銅絲和導(dǎo)管的橡皮塞；
3、讓試管中的反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口；
4、將銅絲向下移動(dòng)插入試管液體中，使之與稀硝酸反應(yīng)；
5、把注射器的針孔插入試管口的橡皮塞中，緩慢向試管內(nèi)推入空氣。
（五）實(shí)驗(yàn)討論：
1、實(shí)驗(yàn)步驟②的目的是（寫出反應(yīng)的離子方程式，結(jié)合文字說明）
                                       ④                                ；
2、實(shí)驗(yàn)步驟⑤的目的是（寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，結(jié)合文字說明）
                                     ⑤                                  。
（六）實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)：
該裝置的優(yōu)點(diǎn)是（任寫一個(gè)即可）                  ⑥                  ；
有同學(xué)提出：增加右圖所示裝置，在步驟②完成后，當(dāng)有明顯現(xiàn)象再撤去該裝置，并繼續(xù)步驟③的“用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口”。請(qǐng)?jiān)u價(jià)他的做法    ⑦   。

Answer 1

① 3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^－ = 3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O（2分）  ②氣密性（1分） ③CaCO₃（1分）
④ CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂↑+ H₂O （2分），利用CO₂排出試管中的空氣，防止O₂與NO反應(yīng)（1分）
⑤ 2NO + O₂ = 2NO₂（1分）,氣體由無色變紅棕色證明Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO（1分）
⑥使用可抽動(dòng)的銅絲能隨時(shí)控制反應(yīng)的開始和結(jié)束，節(jié)約藥品用量，減少污染氣體的產(chǎn)生。（或使用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣。）（2分）
⑦通過石灰水變渾濁的現(xiàn)象準(zhǔn)確判斷試管內(nèi)無空氣后，才進(jìn)行步驟④，使得出的結(jié)論更科學(xué)。（1分）

①硝酸是氧化性酸，能和銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)，方程式為3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^－ = 3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O。
②制氣裝置連接好后，首先檢驗(yàn)裝置的氣密性。
③由于裝置中含有空氣，會(huì)氧化生成的NO，從而干擾實(shí)驗(yàn)，所以需要先排盡裝置中的空氣。可以利用硝酸和碳酸鈣反應(yīng)生成的CO₂來實(shí)現(xiàn)，即加入的固體藥品是碳酸鈣，反應(yīng)的方程式為CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂↑+ H₂O。
⑤由于NO極易被氧化生成紅棕色NO₂，所以目的是證明Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO的，方程式為2NO + O₂ = 2NO₂。
⑥評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)可以從操作的難易程度、尾氣的處理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等考慮。根據(jù)裝置及實(shí)驗(yàn)過程可知，優(yōu)點(diǎn)是使用可抽動(dòng)的銅絲能隨時(shí)控制反應(yīng)的開始和結(jié)束，節(jié)約藥品用量，減少污染氣體的產(chǎn)生。（或使用蘸有NaOH溶液的棉花團(tuán)封住導(dǎo)管口，可防止NO和NO₂氣體逸出污染大氣。）
⑦由于在排空氣時(shí)，無法判斷是否完全排盡，所以通過石灰水變渾濁的現(xiàn)象，來準(zhǔn)確判斷試管內(nèi)無空氣后，才進(jìn)行步驟④，使得出的結(jié)論更科學(xué)。