Question

7．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1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CD（填选项编号）．
A．铁  B．铝    C．铂  D．玻璃
②打开分液漏斗的活塞使反应进行，在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1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）如图2所示收集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2.24L 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$\stackrel{稀硝酸}{→}$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）金属铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮以及水；
（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；
②试管内有空气，NO容易被氧化为红棕色的气体二氧化氮；
（3）①一氧化氮是难溶于水的气体，当制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；
②利用反应产生的气体将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）NO能与O₂反应，不能用排空气法收集，NO难溶于水，可用排水法收集；
（5）铜和硝酸反应，铜失去电子，硝酸得到电子变成一氧化氮，NO与氧气、水反应又得到硝酸，纵观整个过程Cu失去电子等于氧气获得电子，根据电子转移守恒计算需要氧气物质的量，进而计算氧气体积；
II．Cu与浓硝酸或稀硝酸反应分别生产NO₂、NO等污染环境的有毒气体，丙方案用到Cl₂，能污染环境，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．

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+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，离子方程式为：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：CD；
②试管内有空气，NO容易被氧化为红棕色的气体二氧化氮，反应方程式为：2NO+O₂═2NO₂，
故答案为：2NO+O₂═2NO₂；
（3）①一氧化氮是难溶于水的气体，当制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，所以长玻璃管的作用是：接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出，
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，
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）NO能与O₂反应，不能用排空气法收集，NO难溶于水，可用排水法收集，CD正确，
故答案为：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，NO与氧气、水反应又得到硝酸，纵观整个过程Cu失去电子等于氧气获得电子，Cu的物质的量为$\frac{12.8g}{64g/mol}$=0.2mol，根据电子转移守恒，需要氧气物质的量为$\frac{0.2mol×2}{4}$=0.1mol，故需要氧气体积至少为0.1mol×22.4L/mol=2.24L，
故答案为：2.24L；
II．Cu与浓硝酸或稀硝酸反应分别生产NO₂、NO等污染环境的有毒气体，丙方案用到Cl₂，能污染环境，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，所以4种方法中最好的是丁，
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 本题考查实验方案的设计与评价、方程式的书写、化学计算等，制备实验中渗透环保意识、原子经济意识，是对学生综合能力的考查．