Question

用下图中的简易装置可以进行气体的发生和收集。

（1）实验前应如何检查该装置的气密性？

（2）拨开试管a的橡皮塞，加入10ml6mol·L^－1稀HNO₃和1g薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口，反应开始时速度缓慢，逐渐加快，请写出试管a中所发生的所有反应的方程式。

（3）从反应开始到反应结束，预期试管a中可观察到哪些现象？请依次逐一写出。

（4）在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有气泡从管口冒出。试说明反应开始时，导管中水面先上升的原因。

（5）试管c收集满气体后，用拇指堵住管口，取出水槽，将管口向上，松开拇指，片刻后，再次堵住管口，将试管又再倒置于水槽中，松开拇指，此时可观察到什么现象?

Answer

（1）把导管b的下端浸入水中，用手紧握捂热试管a，导管中会有气泡冒出，松手后，水又会回升到导管b中。

（2）①3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ②2NO+O2=2NO2 ③3NO2+H2O=2HNO3+NO

（3）①铜片和稀HNO3反应，有无色气泡产生，开始缓慢后来加快

②试管上部气体由无色变为浅棕色，又变为无色

③试管a中的溶液由无色变为浅蓝色

④反应结束后，铜片全部消耗完

（4）由于反应开始时产生的NO和试管a上部空气中的O2作用生成NO2，而NO2又易溶于水并与水反应，使装置内气体的压强暂时减小，所以导管中的水面会先上升到一定高度，此后又落回。等到试管上部空气中的O2消耗完以后，NO就会从管口冒出

（5）松开拇指后NO与空气中的氧气反应：2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO，导致气体体积减小，液面上升，试管内气体又变为无色

【解析】

试题分析：（1）由该装置图可知，采用“微热法”检验气密性，步骤为：把导管b的下端浸入水中，用手握住试管a，若b导管口处有气泡冒出，放手后在导管b中形成一段水柱，则证明装置气密性良好；

（2）Cu和稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，NO易被氧气氧化生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸和NO，所以涉及的反应方程式为3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O、2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO；

（3）由发生的反应3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O、2NO+O2=2NO2、可知，铜片逐渐变小直至消失，溶液中有无色气泡产生，该气体在试管上部变为红棕色，试管中的溶液由无色变为浅蓝色；

（4）由于反应开始时产生的NO和试管a上部空气中的O2作用生成NO2，而NO2又易溶于水并与水反应，使装置内气体的压强暂时减小，所以导管中的水面会先上升到一定高度，此后又落回。等到试管上部空气中的O2消耗完以后，NO就会从管口冒出；

（4）松开拇指后NO与空气中的氧气反应：2NO+O2=2NO2，而生成NO2，再投入水中时发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，导致气体体积减小，液面上升，试管内气体又变为无色。

【考点定位】本题考查了常见气体的制取，涉及气密性检验、反应原理和现象

【名师点晴】掌握气密性检验方法和氮氧化合物的性质是解答的关键，检查装置气密性的原理一般都是通过改变装置内气体压强实现的，若检查气密性的装置本身是一个非气密性装置，则第一步要处理成一个密闭体系。装置气密性的检查，难在以下两点：一是方法，二是文字表述。其叙述形式是：装置形成封闭体系→操作(微热、手捂、热毛巾捂、加水等)→描述现象→得出结论；①微热法检查的关键词是封闭、微热、气泡、水柱；②液差(封)法的关键词是封闭、液差。对于实验现象的描述要从发生的化学反应来获得，注意NO和NO2的性质。