Question

5．NO很容易与许多分子迅速发生反应，科学家发现在生物体中不断地产生NO，用于细胞间传递信息；NO还参与心血管系统、免疫系统以及中枢和外围神经系统的调控．

Ⅰ．（1）实验室用金属铜和稀硝酸制取NO的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑．
（2）NO是有毒气体，某学生为防止污染，用分液漏斗和烧杯装配了一套简易的、能随开随用、随关随停的NO气体发生装置，如图甲所示．
①实验室若没有铜丝，而只有小铜粒，在使用上述装置进行实验时，可用丝状材料包裹铜粒以代替铜丝进行实验，这种丝状材料的成分可以是C、D（填选项编号）．
A．铁  B．铝    C．铂  D．玻璃
②打开分液漏斗的活塞反应进行，在充分液漏斗 中实际看到的气体是红棕色的，原因是2NO+O₂═2NO₂（填化学方程式）
（3）为证明铜丝与稀硝酸反应生成的确实是NO，某学生另设计了一套如图乙所示的装置制取NO．反就开始后，可以在U形管右端观察到无色的NO气体．
①长玻璃管的作用是接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出．
②让反应停止的操作方法及原因是关闭U形管右端导气管上的活塞，反应产生的气体将U形管右端内的稀硝酸向下压，使铜丝与稀硝酸分开，反应就会停止．
（4）以下收集NO气体的装置，合理的是CD（填选项代号）．

（5）假设实验中12.8g Cu全部溶解，需要通入标况下2240mL O₂才能使NO全部溶于水．
Ⅱ．用金属铜制取硝酸铜，从节约原料和防止环境污染的角度考虑，下列4种方法中最好的是丁（填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”），理由是制取相同质量的Cu（NO₃）₂，丁所消耗的HNO₃的量最少（原料的利用率最高）且不产生污染环境的气体．
甲：铜$\stackrel{浓硝酸}{→}$硝酸铜
乙：铜$\stackrel{浓硝酸}{→}$硝酸铜
丙：铜$\stackrel{氯气}{→}$氯化铜$\stackrel{硝酸}{→}$硝酸铜
丁：铜$\stackrel{空气}{→}$氧化铜$\stackrel{硝酸}{→}$硝酸铜．

Answer 1

分析 I．（1）Cu与硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，以此书写离子反应；
（2）①根据试验的目的是证明金属铜和硝酸之间的反应，根据目的选择所用的材料；
②图1中试管内有空气，NO被氧化为红棕色的气体；
（3）根据一氧化氮的溶解性和装置的特点解答；
（4）根据一氧化氮的溶解性与氧气的反应确定收集方法；
（5）根据得失电子守恒解答，1个铜原子失去2个电子，1个氧分子得到4个电子变成-2价的氧；
II．从经济角度出发，制取等量的硝酸铜时，所用的原料最少，成本最低；从环境保护的角度出发，制取硝酸铜时不对环境造成污染．

解答 解：I．（1）金属铜可以和稀硝酸之间反应生成硝酸铜、一氧化氮以及水，即3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑；     
（2）①实验室若没有铜丝，铜粒以代替铜丝进行实验，则包裹桶里的不能是金属铁以及金属铝，因为他们的活泼性强于金属铜，会先于金属铜和硝酸之间发生反应，
故答案为：C、D；  
②试管内有空气，NO容易被氧化为红棕色的气体二氧化氮，即2NO+O₂═2NO₂，故答案为：2NO+O₂═2NO₂；
（3）①一氧化氮是难溶于水的气体，当取一氧化氮的装置产生一氧化氮气体时，气体难溶于水，气体把U形管的液体压出，
故答案为：接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出；
②让反应停止，则应该使铜和稀硝酸分开，具体操作方法及原因是关闭U形管右端导气管上的活塞，反应产生的气体将U形管右端内的稀硝酸向下压，使铜丝与稀硝酸分开，反应就会停止，
故答案为：关闭U形管右端导气管上的活塞，反应产生的气体将U形管右端内的稀硝酸向下压，使铜丝与稀硝酸分开，反应就会停止；
（4）由于一氧化氮与氧气在常温下反应生成二氧化氮，故不能用排空法收集，所以只能用排水法，故C正确，而D和E排水法收集装置，应该短进长出，所以D正确，E错误，故选：CD；
（5）铜和硝酸反应，铜失去电子，硝酸得到电子变成一氧化氮，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，一氧化氮和氧气和水反应生成硝酸，4NO+2H₂O+3O₂=4HNO₃，氧气得电子，一氧化氮失去电子，所以铜失去的电子数等于氧气得到的电子数，12.8g Cu为 0.2mol，全部溶解，失去0.4mol电子，1个氧分子得到4个电子变成-2价的氧，所以需氧气0.1mol，0.1mol氧气在标准状况下的体积为2240mL，
故答案为：2240mL；
II．甲：铜与浓硝酸制取硝酸铜时的方程式是：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，生成的NO₂会造成大气污染，不环保，故甲不正确；
乙：铜与稀硝酸制取硝酸铜时的方程式是：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成的NO也会造成大气污染，不环保，故乙不正确；
丙：此过程中使用到了氯气，氯气剧毒，对环保不利，且氯化铜不能与硝酸反应生成硝酸铜，故丙不正确；
丁：此过程用方程式可表示为：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+2HNO₃=Cu（NO₃）₂+H₂O，从过程可以看出该过程不会产生有毒气体，环保且没有多消耗原料，故丁正确；
故答案为：丁；制取相同质量的Cu（NO₃）₂，丁所消耗的HNO₃的量最少（原料的利用率最高）且不产生污染环境的气体；

点评 本题考查了铜与硝酸的反应，掌握相关的化学反应方程式是解答本题的关键，注意NO易被氧化及NO对环境的污染，题目难度中等．