Question

11．Cu（NO₃）₂是重要的化工原料．回答下列工业生产和化学实验中的几个问题．
（1）实验室欲制备0.3mol Cu （NO₃）₂晶体，甲、乙两同学分别设计实验方案如下：
甲：Cu$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO₃）乙：Cu$\stackrel{O_{2}}{→}$CuO$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO₃）
①从绿色化学的角度分析，乙同学的方案更合理，此同学可节约2mol/L的稀硝酸100mL；
②乙同学实验时通入O₂的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O₂的速率，宜选择如图A、B、C中B方案（填字母序号）．
③有下述装置（图D），当装置电路中通过2mol电子时，Cu电极（填编号）c．
（a）增重64g    （b）减重64g    （c）可能增重64g，也可能减重64g
（2）①某校化学兴趣小组的同学对硝酸铜的受热分解进行探究．他们设计了如图D装置加热Cu（NO₃）₂固体（加热及夹持装置未画出）．加热过程发现：装置①中的固体逐渐变为黑色；装置②中有气泡产生，但在上升的过程中消失；石蕊试液逐渐变为红色，液体几乎不被压至装置③中．请写出Cu（NO₃）₂受热分解的化学方程式：2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+4NO₂↑+O₂↑；
②在装置中①试管的橡皮塞最好用锡箔包住，原因是NO₂气体会腐蚀橡胶．

Answer 1

分析 （1）①评价实验方案要从反应的可操作性，生成物的性质，环保节能等方面分析，甲同学用Cu$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO₃）的方法，制备0.3mol Cu （NO₃）₂晶体，消耗硝酸0.8mol，乙同学用Cu$\stackrel{O_{2}}{→}$CuO$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO₃）的方法，制备0.3mol Cu （NO₃）₂晶体，消耗硝酸0.3mol，据此计算；
②实验时通入O₂的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O₂的速率，分析装置可知，利用分液漏斗控制加入过氧化氢的量能达到要求；
③铜是负极发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e^-=Cu²⁺，铜如果是正极，电极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）①装置②中也有气泡产生，但在上升的过程中消失，说明生成物有二氧化氮和氧气，装置①中的固体逐渐变为黑色，说明生成物有氧化铜，请然后根据质量守恒配平；
②NO₂气体会腐蚀橡胶，所以在装置中①试管的橡皮塞最好用锡箔包住．

解答 解：（1）①评价实验方案要从反应的可操作性，生成物的性质，环保节能等方面分析，甲同学用Cu$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO₃）的方法，制备0.3mol Cu （NO₃）₂晶体，消耗硝酸0.8mol，乙同学用Cu$\stackrel{O_{2}}{→}$CuO$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO₃）的方法，制备0.3mol Cu （NO₃）₂晶体，消耗硝酸0.6mol，所以乙同学节约2mol/L的稀硝酸的体积为$\frac{0.8-0.6}{2}$L=100mL，
故答案为：乙；100；
②实验时通入O₂的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O₂的速率，分析装置可知，利用分液漏斗控制加入过氧化氢的量能达到要求，装置B中生成的氧气通过浓硫酸可以干燥氧气，同时观察气体气泡冒出的速率控制生成氧气的速率，所以选择B装置；
故答案为：B；
③铜是负极发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e^-=Cu²⁺，铜如果是正极，电极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，所以当电路中通过2mol电子时，Cu电极质量变化可能增重64g，也可能减重64g，故选c；
（2）①加热的是Cu（NO₃）₂．加热过程发现：装置②中也有气泡产生，但在上升的过程中消失，石蕊试液逐渐变为红色，液体几乎不被压至装置③中，说明二氧化氮、氧气恰好与水反应生成硝酸，装置①中的固体逐渐变为黑色，说明生成氧化铜，则方程式为：2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+4NO₂↑+O₂↑，
故答案为：2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+4NO₂↑+O₂↑；
②在装置中①试管的橡皮塞最好用锡箔包住，原因是NO₂气体会腐蚀橡胶，故答案为：NO₂气体会腐蚀橡胶．

点评 本题考查了物质成分探究实验和电化学的相关知识，题目涉及的知识点比较多，分析一个反应的可行性要从多方面分析，如从反应的可行性，环保安全，操作简便，经济节能方面考虑，本题难度较大．