Question

11．Cu（NO₃）₂是重要的化工原料．回答下列工業(yè)生產(chǎn)和化學(xué)實驗中的幾個問題．
（1）實驗室欲制備0.3mol Cu （NO₃）₂晶體，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計實驗方案如下：
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從綠色化學(xué)的角度分析，乙同學(xué)的方案更合理，此同學(xué)可節(jié)約2mol/L的稀硝酸100mL；
②乙同學(xué)實驗時通入O₂的速率不宜過大，為便于觀察和控制產(chǎn)生O₂的速率，宜選擇如圖A、B、C中B方案（填字母序號）．
③有下述裝置（圖D），當(dāng)裝置電路中通過2mol電子時，Cu電極（填編號）c．
（a）增重64g    （b）減重64g    （c）可能增重64g，也可能減重64g
（2）①某�；瘜W(xué)興趣小組的同學(xué)對硝酸銅的受熱分解進(jìn)行探究．他們設(shè)計了如圖D裝置加熱Cu（NO₃）₂固體（加熱及夾持裝置未畫出）．加熱過程發(fā)現(xiàn)：裝置①中的固體逐漸變?yōu)楹谏�；裝置②中有氣泡產(chǎn)生，但在上升的過程中消失；石蕊試液逐漸變?yōu)榧t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(xué)方程式：2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+4NO₂↑+O₂↑；
②在裝置中①試管的橡皮塞最好用錫箔包住，原因是NO₂氣體會腐蝕橡膠．

Answer 1

分析 （1）①評價實驗方案要從反應(yīng)的可操作性，生成物的性質(zhì)，環(huán)保節(jié)能等方面分析，甲同學(xué)用Cu$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO₃）的方法，制備0.3mol Cu （NO₃）₂晶體，消耗硝酸0.8mol，乙同學(xué)用Cu$\stackrel{O_{2}}{→}$CuO$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO₃）的方法，制備0.3mol Cu （NO₃）₂晶體，消耗硝酸0.3mol，據(jù)此計算；
②實驗時通入O₂的速率不宜過大，為便于觀察和控制產(chǎn)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(dá)到要求；
③銅是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu-2e^-=Cu²⁺，銅如果是正極，電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）①裝置②中也有氣泡產(chǎn)生，但在上升的過程中消失，說明生成物有二氧化氮和氧氣，裝置①中的固體逐漸變?yōu)楹谏�，說明生成物有氧化銅，請然后根據(jù)質(zhì)量守恒配平；
②NO₂氣體會腐蝕橡膠，所以在裝置中①試管的橡皮塞最好用錫箔包�。�

解答 解：（1）①評價實驗方案要從反應(yīng)的可操作性，生成物的性質(zhì)，環(huán)保節(jié)能等方面分析，甲同學(xué)用Cu$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO₃）的方法，制備0.3mol Cu （NO₃）₂晶體，消耗硝酸0.8mol，乙同學(xué)用Cu$\stackrel{O_{2}}{→}$CuO$\stackrel{稀H_{3}NO_{3}}{→}$Cu（NO₃）的方法，制備0.3mol Cu （NO₃）₂晶體，消耗硝酸0.6mol，所以乙同學(xué)節(jié)約2mol/L的稀硝酸的體積為$\frac{0.8-0.6}{2}$L=100mL，
故答案為：乙；100；
②實驗時通入O₂的速率不宜過大，為便于觀察和控制產(chǎn)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(dá)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；
故答案為：B；
③銅是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu-2e^-=Cu²⁺，銅如果是正極，電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，所以當(dāng)電路中通過2mol電子時，Cu電極質(zhì)量變化可能增重64g，也可能減重64g，故選c；
（2）①加熱的是Cu（NO₃）₂．加熱過程發(fā)現(xiàn)：裝置②中也有氣泡產(chǎn)生，但在上升的過程中消失，石蕊試液逐漸變?yōu)榧t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(yīng)生成硝酸，裝置①中的固體逐漸變?yōu)楹谏�，說明生成氧化銅，則方程式為：2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+4NO₂↑+O₂↑，
故答案為：2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+4NO₂↑+O₂↑；
②在裝置中①試管的橡皮塞最好用錫箔包住，原因是NO₂氣體會腐蝕橡膠，故答案為：NO₂氣體會腐蝕橡膠．

點評 本題考查了物質(zhì)成分探究實驗和電化學(xué)的相關(guān)知識，題目涉及的知識點比較多，分析一個反應(yīng)的可行性要從多方面分析，如從反應(yīng)的可行性，環(huán)保安全，操作簡便，經(jīng)濟(jì)節(jié)能方面考慮，本題難度較大．