Question

5．NO很容易與許多分子迅速發生反應，科學家發現在生物體中不斷地產生NO，用于細胞間傳遞信息；NO還參與心血管系統、免疫系統以及中樞和外圍神經系統的調控．

Ⅰ．（1）實驗室用金屬銅和稀硝酸制取NO的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑．
（2）NO是有毒氣體，某學生為防止污染，用分液漏斗和燒杯裝配了一套簡易的、能隨開隨用、隨關隨停的NO氣體發生裝置，如圖甲所示．
①實驗室若沒有銅絲，而只有小銅粒，在使用上述裝置進行實驗時，可用絲狀材料包裹銅粒以代替銅絲進行實驗，這種絲狀材料的成分可以是C、D（填選項編號）．
A．鐵  B．鋁    C．鉑  D．玻璃
②打開分液漏斗的活塞反應進行，在充分液漏斗 中實際看到的氣體是紅棕色的，原因是2NO+O₂═2NO₂（填化學方程式）
（3）為證明銅絲與稀硝酸反應生成的確實是NO，某學生另設計了一套如圖乙所示的裝置制取NO．反就開始后，可以在U形管右端觀察到無色的NO氣體．
①長玻璃管的作用是接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出．
②讓反應停止的操作方法及原因是關閉U形管右端導氣管上的活塞，反應產生的氣體將U形管右端內的稀硝酸向下壓，使銅絲與稀硝酸分開，反應就會停止．
（4）以下收集NO氣體的裝置，合理的是CD（填選項代號）．

（5）假設實驗中12.8g Cu全部溶解，需要通入標況下2240mL O₂才能使NO全部溶于水．
Ⅱ．用金屬銅制取硝酸銅，從節約原料和防止環境污染的角度考慮，下列4種方法中最好的是丁（填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”），理由是制取相同質量的Cu（NO₃）₂，丁所消耗的HNO₃的量最少（原料的利用率最高）且不產生污染環境的氣體．
甲：銅$\stackrel{濃硝酸}{→}$硝酸銅
乙：銅$\stackrel{濃硝酸}{→}$硝酸銅
丙：銅$\stackrel{氯氣}{→}$氯化銅$\stackrel{硝酸}{→}$硝酸銅
丁：銅$\stackrel{空氣}{→}$氧化銅$\stackrel{硝酸}{→}$硝酸銅．

Answer 1

分析 I．（1）Cu與硝酸反應生成硝酸銅、NO和水，以此書寫離子反應；
（2）①根據試驗的目的是證明金屬銅和硝酸之間的反應，根據目的選擇所用的材料；
②圖1中試管內有空氣，NO被氧化為紅棕色的氣體；
（3）根據一氧化氮的溶解性和裝置的特點解答；
（4）根據一氧化氮的溶解性與氧氣的反應確定收集方法；
（5）根據得失電子守恒解答，1個銅原子失去2個電子，1個氧分子得到4個電子變成-2價的氧；
II．從經濟角度出發，制取等量的硝酸銅時，所用的原料最少，成本最低；從環境保護的角度出發，制取硝酸銅時不對環境造成污染．

解答 解：I．（1）金屬銅可以和稀硝酸之間反應生成硝酸銅、一氧化氮以及水，即3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑；     
（2）①實驗室若沒有銅絲，銅粒以代替銅絲進行實驗，則包裹桶里的不能是金屬鐵以及金屬鋁，因為他們的活潑性強于金屬銅，會先于金屬銅和硝酸之間發生反應，
故答案為：C、D；  
②試管內有空氣，NO容易被氧化為紅棕色的氣體二氧化氮，即2NO+O₂═2NO₂，故答案為：2NO+O₂═2NO₂；
（3）①一氧化氮是難溶于水的氣體，當取一氧化氮的裝置產生一氧化氮氣體時，氣體難溶于水，氣體把U形管的液體壓出，
故答案為：接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出；
②讓反應停止，則應該使銅和稀硝酸分開，具體操作方法及原因是關閉U形管右端導氣管上的活塞，反應產生的氣體將U形管右端內的稀硝酸向下壓，使銅絲與稀硝酸分開，反應就會停止，
故答案為：關閉U形管右端導氣管上的活塞，反應產生的氣體將U形管右端內的稀硝酸向下壓，使銅絲與稀硝酸分開，反應就會停止；
（4）由于一氧化氮與氧氣在常溫下反應生成二氧化氮，故不能用排空法收集，所以只能用排水法，故C正確，而D和E排水法收集裝置，應該短進長出，所以D正確，E錯誤，故選：CD；
（5）銅和硝酸反應，銅失去電子，硝酸得到電子變成一氧化氮，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，一氧化氮和氧氣和水反應生成硝酸，4NO+2H₂O+3O₂=4HNO₃，氧氣得電子，一氧化氮失去電子，所以銅失去的電子數等于氧氣得到的電子數，12.8g Cu為 0.2mol，全部溶解，失去0.4mol電子，1個氧分子得到4個電子變成-2價的氧，所以需氧氣0.1mol，0.1mol氧氣在標準狀況下的體積為2240mL，
故答案為：2240mL；
II．甲：銅與濃硝酸制取硝酸銅時的方程式是：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，生成的NO₂會造成大氣污染，不環保，故甲不正確；
乙：銅與稀硝酸制取硝酸銅時的方程式是：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成的NO也會造成大氣污染，不環保，故乙不正確；
丙：此過程中使用到了氯氣，氯氣劇毒，對環保不利，且氯化銅不能與硝酸反應生成硝酸銅，故丙不正確；
丁：此過程用方程式可表示為：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+2HNO₃=Cu（NO₃）₂+H₂O，從過程可以看出該過程不會產生有毒氣體，環保且沒有多消耗原料，故丁正確；
故答案為：丁；制取相同質量的Cu（NO₃）₂，丁所消耗的HNO₃的量最少（原料的利用率最高）且不產生污染環境的氣體；

點評 本題考查了銅與硝酸的反應，掌握相關的化學反應方程式是解答本題的關鍵，注意NO易被氧化及NO對環境的污染，題目難度中等．