（12分）某学习小组为证明并观察铜与稀HNO3反应的产物是NO，设计了如下图所示的实验装置。请你根据他们的思路，回答有关的问题。（一）实验仪器：大试管、玻璃导管

题型：不详难度：来源：

（12分）某学习小组为证明并观察铜与稀HNO₃反应的产物是NO，设计了如下图所示的实验装置。请你根据他们的思路，回答有关的问题。

（一）实验仪器：大试管、玻璃导管、橡皮塞、烧杯、棉花、注射器。
（二）实验药品：铜丝、稀硝酸、碳酸钙颗粒、烧碱溶液。
（三）实验原理：
铜与稀硝酸反应的离子反应方程式            ①                     。
（四）实验步骤：
1、按右图所示连接好装置，检验装置的     ②     ；
2、向试管中加入一定量的固体药品（填化学式）    ③  ，然后向试管中倒入过量的稀硝酸，并迅速塞紧带铜丝和导管的橡皮塞；
3、让试管中的反应进行一段时间后，用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口；
4、将铜丝向下移动插入试管液体中，使之与稀硝酸反应；
5、把注射器的针孔插入试管口的橡皮塞中，缓慢向试管内推入空气。
（五）实验讨论：
1、实验步骤②的目的是（写出反应的离子方程式，结合文字说明）
                                       ④                                ；
2、实验步骤⑤的目的是（写出反应的化学方程式，结合文字说明）
                                     ⑤                                  。
（六）实验评价：
该装置的优点是（任写一个即可）                  ⑥                  ；
有同学提出：增加右图所示装置，在步骤②完成后，当有明显现象再撤去该装置，并继续步骤③的“用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口”。请评价他的做法    ⑦   。

答案

① 3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^－ = 3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O（2分）  ②气密性（1分） ③CaCO₃（1分）
④ CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂↑+ H₂O （2分），利用CO₂排出试管中的空气，防止O₂与NO反应（1分）
⑤ 2NO + O₂ = 2NO₂（1分）,气体由无色变红棕色证明Cu与稀硝酸反应生成NO（1分）
⑥使用可抽动的铜丝能随时控制反应的开始和结束，节约药品用量，减少污染气体的产生。（或使用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口，可防止NO和NO₂气体逸出污染大气。）（2分）
⑦通过石灰水变浑浊的现象准确判断试管内无空气后，才进行步骤④，使得出的结论更科学。（1分）

解析

①硝酸是氧化性酸，能和铜发生氧化还原反应，方程式为3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^－ = 3Cu²⁺ + 2NO↑+ 4H₂O。
②制气装置连接好后，首先检验装置的气密性。
③由于装置中含有空气，会氧化生成的NO，从而干扰实验，所以需要先排尽装置中的空气。可以利用硝酸和碳酸钙反应生成的CO₂来实现，即加入的固体药品是碳酸钙，反应的方程式为CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + CO₂↑+ H₂O。
⑤由于NO极易被氧化生成红棕色NO₂，所以目的是证明Cu与稀硝酸反应生成NO的，方程式为2NO + O₂ = 2NO₂。
⑥评价实验可以从操作的难易程度、尾气的处理、实验现象等考虑。根据装置及实验过程可知，优点是使用可抽动的铜丝能随时控制反应的开始和结束，节约药品用量，减少污染气体的产生。（或使用蘸有NaOH溶液的棉花团封住导管口，可防止NO和NO₂气体逸出污染大气。）
⑦由于在排空气时，无法判断是否完全排尽，所以通过石灰水变浑浊的现象，来准确判断试管内无空气后，才进行步骤④，使得出的结论更科学。