Question

【題目】Cu(NO3)2是重要的化工原料。回答下列工業生產和化學實驗中的幾個問題。

實驗室欲制備0.3 mol Cu(NO3)2晶體，甲、乙兩同學分別設計實驗方案如下：

①綠色化學的角度分析，_________同學的方案更合理，此同學可節約2mol/L的稀硝酸_________mL；

②甲方案的離子方程式為___________；

③乙同學實驗時通入O2的速率不宜過大，為便于觀察和控制產生O2的速率，宜選擇__________方案（填字母序號）。

④B裝置如何檢查氣密性：_________________。

（2）某校化學興趣小組的同學對硝酸銅的受熱分解進行探究。他們設計了如下左圖裝置加熱Cu(NO3)2固體（加熱及夾持裝置未畫出）。加熱過程發現：裝置①中的固體逐漸變為黑色；裝置②中有氣泡產生，但在上升的過程中消失；石蕊試液逐漸變為紅色，液體幾乎不被壓至裝置③中。請寫出Cu(NO3)2受熱分解的化學方程式：______________；

（3）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理見上右圖。該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y，其電極反應式為_______________。

Answer 1

【答案】 乙 100 3Cu+8H++2NO3－＝3Cu2++2NO↑+4H2O B 關閉K1，打開分液漏斗的活塞，注入水，觀察漏斗內水柱下降后在一定高度保持不變，說明氣密性良好 2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑ NO2+NO3――e－=N2O5

【解析】（1）①評價實驗方案要從反應的可操作性，生成物的性質，環保節能等方面分析，甲同學用Cu和稀HNO3反應制備Cu(NO3)2的方法，制備0.3molCu(NO3)2晶體，消耗硝酸0.8mol，乙同學用Cu與氧氣反應生成氧化銅，氧化銅再與稀硝酸反應，制備0.3molCu(NO3)2晶體，消耗硝酸0.6mol，所以乙同學節約2mol/L的稀硝酸的體積為(0.80.6)L/2=100mL；②銅與稀硝酸反應的離子方程式為3Cu+8H++2NO3－＝3Cu2++2NO↑+4H2O；③實驗時通入O2的速率不宜過大，為便于觀察和控制產生O2的速率，分析裝置可知，利用分液漏斗控制加入過氧化氫的量能達到要求，裝置B中生成的氧氣通過濃硫酸可以干燥氧氣，同時觀察氣體氣泡冒出的速率控制生成氧氣的速率，所以選擇B裝置；④根據裝置構造可知檢查B裝置氣密性的方法是關閉K1，打開分液漏斗的活塞，注入水，觀察漏斗內水柱下降后在一定高度保持不變，說明氣密性良好；（2）加熱的是Cu(NO3)2，加熱過程發現：裝置②中也有氣泡產生，但在上升的過程中消失，石蕊試液逐漸變為紅色，液體幾乎不被壓至裝置③中，說明二氧化氮、氧氣恰好與水反應生成硝酸，裝置①中的固體逐漸變為黑色，說明生成氧化銅，則方程式為：2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑；（3）該原電池中通入二氧化氮的電極是負極、通入氧氣的電極是正極，所以I是負極、II是正極，負極上生成氧化物，應該是二氧化氮失電子和硝酸根離子反應生成五氧化二氮，電極反應式為NO2+NO3――e－=N2O5。