Question

2005年11月，美国科学家们经过研究发现，分布在萤火虫呼吸道上的细胞能够制造一氧化氮，来自大脑的信号则控制释放一氧化氮，一氧化氮致使被称为线粒体的邻近细胞结构短暂地关闭。线粒体关闭时会产生一个氧脉冲，氧脉冲则引发另一细胞中的一种酶打开萤火虫的“灯泡”。整个闪光过程在千分之一秒内即可完成。这次的发现再次验证了一氧化氮在生物机体内的重要作用。

下图为某实验者设计的验证银圆完全溶解于一定量的浓硝酸，生成的NO₂气体中含有NO的实验装置图。

常温时，NO₂与N₂O₄混合存在；在低于0 ℃时，几乎只有无色N₂O₄晶体存在。

（1）反应前先打开A部分的活塞K₁，持续通一段时间N₂，其理由是_______________________

_____________________________________________________________________。

（2）若装置中缺B部分，其后果是_________________________________________________。

（3）反应结束后，打开D部分的活塞K₂，并通入氧气，D瓶内气体由无色变为红棕色；若通入的是热氧气，则瓶内气体的颜色比以前更深，其原因是_____________________________

_____________________________________________________________________。

（4）E部分中a仪器所起的作用是_________________________________________________。

（5）已知该银圆的质量为25 g，加入75 mL 12 mol·L^-1的浓硝酸。实验结束后，A部分烧瓶内溶液中H⁺的浓度为2 mol·L^-1(反应中HNO₃既无挥发也无分解)，体积仍为75 mL。

①参加反应的硝酸的物质的量为_________________________。

②为测定该银圆中铜的质量分数，还须进行的主要实验操作是_________________________。

Answer 1

(1)排除系统内的空气，防止生成的NO被空气中的O₂氧化

(2)在C中水蒸气被冷却成水，与NO₂或N₂O₄反应，生成NO，干扰NO的验证

(3)2NO+O₂====2NO₂，气体由无色变为红棕色。升高温度，2NO₂N₂O₄的平衡向左移动，NO₂的物质的量增大，颜色加深

（4）防止倒吸

(5)①0.75 mol  ②将A中溶液倒入烧杯中，然后加入过量的NaCl溶液，过滤、洗涤、烘干、称量，测定溶液中Ag⁺的质量，剩余质量为铜的质量

解析：实验者的目的是检验NO₂气体中是否混有NO，若实验中途NO发生了转化，就无法确定NO是否在银元宝与硝酸的反应中生成，也就失去了检验的意义。因此第一步操作应排尽装置内的空气，以防NO被装置内的氧气所氧化。

若缺少B装置，则NO₂或N₂O₄则会与C中冷凝后的水反应，生成NO，从而对NO的检验产生干扰。

反应结束后，由于D中存在未反应的NO，所以在导管口因接触空气中的氧气而变红色。升高温度，2NO₂N₂O₄的平衡向左移动，NO₂的物质的量增大，颜色加深。

参加反应的n(HNO₃)=(12 mol·L^-1-2 mol·L^-1)×0.075 L=0.75 mol。

此题中比较难解决的问题是产物中Ag⁺质量的确定。气体的体积或质量很难测定，所以我们只能测定溶液中金属离子的质量。若加碱，则产物在干燥时会分解，对测定结果造成误差，所以最好是加入Cl^-，让Ag⁺生成沉淀。