Question

【題目】為探究NO與銅粉的反應，實驗裝置如圖所示(夾持裝置略)。實驗開始前，向裝置中通入一段時間的N2。

回答下列問題：

(1)通入N2的作用：_____________，儀器A的名稱_____________。

(2)A中發生反應的離子方程式：_______________

(3)B中NaOH的作用__________________________。

(4)D中有__________________________現象，即可證明NO與Cu反應。

(5)NO可被Ce4＋氧化，制得NH4NO3產品，流程如下(Ce為鈰元素)。

①裝置Ⅰ中，酸性條件下NO被Ce4＋氧化的產物主要是NO3－和NO2－，寫出生成等物質的量的NO3－和NO2－的離子方程式：________________。

②已知進入裝置Ⅲ溶液中NO2－的濃度為a g·L－1，要使1 m3該溶液中的NO2－完全轉化為NH4NO3，至少需通入標況下的O2________L(用含a代數式表示，結果保留整數)。

Answer 1

【答案】排除空氣，防止NO被氧化 分液漏斗 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++NO↑+4H2O 吸收揮發的HNO3 紅色粉末變為黑色 2NO+3H2O+4Ce4+=NO3-+NO2-+6H++4Ce3+ 243a

【解析】

銅和稀硝酸在裝置A中反應生成NO，實驗開始前向裝置中通入一段時間的N2，排凈裝置內空氣，由于硝酸具有揮發性，通過裝置B中水吸收揮發出的硝酸，通過C中干燥劑干燥一氧化氮，NO通過裝置D加熱反應，銅和NO反應生成氮氣和氧化銅，剩余氣體在裝置E中收集主要為氮氣和一氧化氮，據此分析判斷。

(5)根據題干信息，結合電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得反應的離子方程式，并根據反應中元素化合價變化數值與電子轉移數值相等進行有關計算。

(1)通入N2的作用排除裝置中排除空氣，防止NO被氧化；根據儀器的結構可知儀器A的名稱分液漏斗。

(2)A中Cu與稀硝酸發生反應，產生Cu(NO3)2、NO、H2O，發生反應的離子方程式為：3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++NO↑+4H2O；

(3)硝酸具有揮發性，通過B中NaOH溶液吸收，所以B中NaOH的作用是吸收揮發的HNO3；

(4)D中發生反應：2NO+2Cu2CuO+N2；所以當看到D中有紅色粉末變為黑色，即可證明NO與Cu反應。

(5)①NO可被Ce4＋氧化，制得NH4NO3產品，根據題干信息及電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得該反應的離子方程式：2NO+3H2O+4Ce4+=NO3-+NO2-+6H++4Ce3+；

②NO2-的濃度為a g/L，要使1 m3該溶液中的NO2-完全轉化為NH4NO3，n(NO2-)=(ag/L×1000L/m3)÷46g/mol=mol，根據電子轉移數目相等可得關系式2 n(NO2-)=4n(O2)，n(O2)= n(NO2-)=mol，所以需通入標況下的O2的體積V(O2)=mol ×22.4L/mol=243aL。