Question

（18分）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
_____________________________________________________。
（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________(填選項編號)。

A．鐵

B．鋁

C．鉑

D．玻璃

（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___________________________________。
②讓反應停止的操作方法及原因是________________________。
（4）以下收集NO氣體的裝置，合理的是________(填選項代號)。

（5）假設實驗中12.8 g Cu全部溶解，需要通入標況下________mL 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________(填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)，理由是___________________________________________。

Answer 1

Ⅰ.（1）3Cu＋8H^＋＋2NO3-===3Cu^2＋＋4H₂O＋2NO↑ （2）①C、D　②2NO＋O₂===2NO₂
（3）①接收被氣體壓出U形管的液體，防止稀硝酸溢出
②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）C、D　（5）2.24 L
II．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。

解析試題分析：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+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，離子方程式為：3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O。
（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。
（3）①一氧化氮是難溶于水的氣體，當制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，所以長玻璃管的作用是：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）NO能與O₂反應，不能用排空氣法收集，NO難溶于水，可用排水法收集，故C、D正確。
（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2.24 L。
II．Cu與濃硝酸或稀硝酸反應分別生產NO₂、NO等污染環境的有毒氣體，丙方案用到Cl₂，能污染環境，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，所以4種方法中最好的是丁。
考點：本題考查實驗方案的設計與評價、方程式的書寫、化學計算。