Question

2005年11月，美國科學家們經過研究發現，分布在螢火蟲呼吸道上的細胞能夠制造一氧化氮，來自大腦的信號則控制釋放一氧化氮，一氧化氮致使被稱為線粒體的鄰近細胞結構短暫地關閉。線粒體關閉時會產生一個氧脈沖，氧脈沖則引發另一細胞中的一種酶打開螢火蟲的“燈泡”。整個閃光過程在千分之一秒內即可完成。這次的發現再次驗證了一氧化氮在生物機體內的重要作用。

下圖為某實驗者設計的驗證銀圓完全溶解于一定量的濃硝酸，生成的NO₂氣體中含有NO的實驗裝置圖。

常溫時，NO₂與N₂O₄混合存在；在低于0 ℃時，幾乎只有無色N₂O₄晶體存在。

（1）反應前先打開A部分的活塞K₁，持續通一段時間N₂，其理由是_______________________

_____________________________________________________________________。

（2）若裝置中缺B部分，其后果是_________________________________________________。

（3）反應結束后，打開D部分的活塞K₂，并通入氧氣，D瓶內氣體由無色變為紅棕色；若通入的是熱氧氣，則瓶內氣體的顏色比以前更深，其原因是_____________________________

_____________________________________________________________________。

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

（5）已知該銀圓的質量為25 g，加入75 mL 12 mol·L^-1的濃硝酸。實驗結束后，A部分燒瓶內溶液中H⁺的濃度為2 mol·L^-1(反應中HNO₃既無揮發也無分解)，體積仍為75 mL。

①參加反應的硝酸的物質的量為_________________________。

②為測定該銀圓中銅的質量分數，還須進行的主要實驗操作是_________________________。

Answer 1

(1)排除系統內的空氣，防止生成的NO被空氣中的O₂氧化

(2)在C中水蒸氣被冷卻成水，與NO₂或N₂O₄反應，生成NO，干擾NO的驗證

(3)2NO+O₂====2NO₂，氣體由無色變為紅棕色。升高溫度，2NO₂N₂O₄的平衡向左移動，NO₂的物質的量增大，顏色加深

（4）防止倒吸

(5)①0.75 mol  ②將A中溶液倒入燒杯中，然后加入過量的NaCl溶液，過濾、洗滌、烘干、稱量，測定溶液中Ag⁺的質量，剩余質量為銅的質量

解析：實驗者的目的是檢驗NO₂氣體中是否混有NO，若實驗中途NO發生了轉化，就無法確定NO是否在銀元寶與硝酸的反應中生成，也就失去了檢驗的意義。因此第一步操作應排盡裝置內的空氣，以防NO被裝置內的氧氣所氧化。

若缺少B裝置，則NO₂或N₂O₄則會與C中冷凝后的水反應，生成NO，從而對NO的檢驗產生干擾。

反應結束后，由于D中存在未反應的NO，所以在導管口因接觸空氣中的氧氣而變紅色。升高溫度，2NO₂N₂O₄的平衡向左移動，NO₂的物質的量增大，顏色加深。

參加反應的n(HNO₃)=(12 mol·L^-1-2 mol·L^-1)×0.075 L=0.75 mol。

此題中比較難解決的問題是產物中Ag⁺質量的確定。氣體的體積或質量很難測定，所以我們只能測定溶液中金屬離子的質量。若加堿，則產物在干燥時會分解，對測定結果造成誤差，所以最好是加入Cl^-，讓Ag⁺生成沉淀。