Question

某同學利用如圖裝置制NO并進行相關實驗探究。

（1）寫出制備NO的反應方程式                                       
（2）收集的氣體與空氣混合后變紅色，這說明NO具有_____性。 
（3）制備NO的步驟如下： 
1按圖所示連接好裝置；
2取下注射器，通過U型長管加入稀硝酸至接近U型短管的銅絲 
3在針頭上安裝好注射器，抽出U型短管中的所有空氣；然后拔出注射器，并排盡注射器中的空氣。 
4待硝酸與銅絲分離后，用已排除空氣的注射器抽出生成NO，將注射器針頭插入橡皮塞中以封口。 
在上述操作中遺漏的一個步驟是            ，在步驟3中可以觀察到的現象為                     。                         
（4）在銅絲上綁上石墨的作用是                                 。
（5）若將稀硝酸換成濃硝酸，則可制取NO₂氣體。請你用注射器收集NO₂氣體并完成“外界因素對化學平衡移動影響”實驗探究，相關內容填在下面表格。（只完成一個影響因素的探究，其他實驗用品自選）已知
2NO₂(g) N₂O₄(g) △H ＜0；N₂O₄為無色氣體。 

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
①分別用兩支注射器收集NO2，并將注射器針頭插入橡皮塞中以封口。　　 ②_____________________　　 _______________________　　 ________________________　　 _______________________　　 ________________________	_______________________　　 ________________________　　 _______________________　　 ________________________　　 _______________________　　 _______________________　　 ________________________　　 _______________________	_______________________　　 ________________________　　 _______________________　　 ________________________　　 _______________________　　 _______________________　　 ________________________　　 _______________________

 

Answer 1

（1）3Cu+8HNO₃(稀)=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O(2分) 
（2）還原 (2分) 
（3）檢查裝置的氣密性(2分)；u型管短管中溶液與銅絲接觸反應；有氣泡產生，溶液變藍色，銅絲減少(2分) 
（4）形成原電池，加快反應速率(2分) 
（5）方案一： 

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
②將二支注射器分別插入裝有熱水、冰水的燒杯中（1分）；幾分鐘后拿出作對比。（1分）	浸入熱水的注射器中的氣體顏色變深；（1分）  浸入冰水的注射器中的氣體顏色變淺。（1分）	在其他條件不變的情況下（1分），溫度升高，會使化學平衡向著吸熱反應的方向移動；溫度降低會使化學平衡向放熱反應的方向移動（1分）（只答一方面也給1分）

 
或：方案二： 

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
②將一支注射器的活塞迅速往里推到一定位置，然后與另一支注射器的氣體作對比（1分）；回復原狀后再將注射器的活塞迅速往外拉到一定位置，然后與另一支注射器的氣體作對比（1分）	迅速推動注射器，針管內氣體顏色先變深后慢慢變淺（1分）；迅速拉伸注射器時，針管內氣體顏色先變淺后深慢慢變深。（1分）	在其他條件不變的情況下（1分），增大壓強，會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，會使平衡向著氣體體積增大的方向移動。（1分）（只答一方面也給1分）

 

解析試題分析：（1）從右圖裝置可以看出，該裝置利用銅絲和稀硝酸接觸反應制備NO，所以發生的反應方程式為：3Cu+8HNO₃(稀)=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O。
（2）NO與空氣混合變紅是由于NO被O2氧化生成了紅棕色的NO2，所以體現了NO較強的還原性。
（3）該裝置是一個制備NO氣體的實驗裝置，制備氣體的裝置都要檢查裝置的氣密性，所以在所給出的步驟中漏了檢查氣密性的步驟。該裝置用注射器抽走U形管左側液面上方的空氣后壓強減小，所以液體硝酸會充滿左端并與金屬Cu接觸發生反應，所以發生反應后觀察到的實驗現象是U型管短管中溶液與銅絲接觸反應，有氣泡產生，溶液變藍色，銅絲溶解減少；由于有氣體產生左邊液面下降，右邊液面上升。
（4）在銅絲上綁上石墨，石墨并不參與反應，但是石墨可以和銅絲構成原電池，石墨作正極，所以可以加快反應制備NO氣體。
（5)本題要注意的是題目要求實驗探究的目的是外界因素對化學平衡移動影響，所以實驗中應該在其他條件不變的情況下，改變某一條件，從而觀察現象，由現象得出該反應的實驗結論。給出的已知反應方程式能提供的信息是反應有氣體參加且正反應是放熱反應，NO2有顏色，而N₂O₄ 無色。所以能夠控制的使該反應平衡發生改變的條件可以是壓強（容器體積）和溫度。由于注射器做容器已經在步驟①固定，所以還需要實驗的步驟就是改變條件了，要利用好教材中出現的該實驗，同時也不要受教材中出現的實驗影響而去改變容器，所以合理的實驗如下表：方案一： 

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
②將二支注射器分別插入裝有熱水、冰水的燒杯中（1分）；幾分鐘后拿出作對比。（1分）	浸入熱水的注射器中的氣體顏色變深；（1分）  浸入冰水的注射器中的氣體顏色變淺。（1分）	在其他條件不變的情況下（1分），溫度升高，會使化學平衡向著吸熱反應的方向移動；溫度降低會使化學平衡向放熱反應的方向移動（1分）（只答一方面也給1分）

 
或：方案二： 

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
②將一支注射器的活塞迅速往里推到一定位置，然后與另一支注射器的氣體作對比（1分）；回復原狀后再將注射器的活塞迅速往外拉到一定位置，然后與另一支注射器的氣體作對比（1分）	迅速推動注射器，針管內氣體顏色先變深后慢慢變淺（1分）；迅速拉伸注射器時，針管內氣體顏色先變淺后深慢慢變深。（1分）	在其他條件不變的情況下（1分），增大壓強，會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，會使平衡向著氣體體積增大的方向移動。（1分）（只答一方面也給1分）

 
考點：本題考查的是比較基礎的實驗探究題，該實驗題銜接教材注重細節的考查。