Question

15．亞硝酸鈉（NaNO₂）被稱為工業(yè)鹽，在漂白、電鍍等方面應用廣泛．以木炭、濃硝酸、水和銅為原料制備硝酸鈉的裝置如圖所示．
已知：室溫下，①2NO+Na₂O₂═2NaNO₂
②3NaNO₂+3HCl═3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O
③酸性條件下，NO或NO${\;}_{2}^{-}$都能與MnO${\;}_{4}^{-}$反應生成NO${\;}_{3}^{-}$和Mn²⁺
請按要求回答下列問題：
（1）檢查完該裝置的氣密性，裝入藥品后，實驗開始前通入一段時間氣體X，然后關閉彈簧夾，再滴加濃硝酸，加熱控制B中導管均勻地產生氣泡．則X為氮氣，上述操作的作用是排盡空氣，以免生成的一氧化氮被空氣中的氧氣氧化．
（2）B中觀察到的主要現象是紅棕色消失，導管口有無色氣泡冒出，銅片溶解，溶液變藍．
（3）A燒瓶中反應的化學方程式為C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（4）D裝置中反應的離子方程式3MnO₄^-+5NO+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O．
（5）預測C中反應開始階段，產物除NaNO₂外，還含有的副產物有Na₂CO₃和NaOH．為避免產生這些副產物，應在B、C裝置間增加裝置E，則E中盛放的試劑名稱為堿石灰．
（6）利用改進后的裝置，將3.12g Na₂O₂完全轉化成為NaNO₂，理論上至少需要木炭0.72g．

Answer 1

分析 A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，裝置B中是A裝置生成的二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，硝酸和銅反應生成硝酸銅，一氧化氮和水；通過裝置C中的過氧化鈉吸收一氧化氮、二氧化碳，最后通過酸性高錳酸鉀溶液除去剩余一氧化氮防止污染空氣，
（1）一氧化氮容易與空氣中的氧氣反應生成二氧化氮；
（2）A中濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，二氧化氮在B中與水反應生成硝酸和一氧化氮，硝酸與銅反應生成硝酸銅和一氧化氮，據此描述反應現象；
（3）A中濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水；
（4）除去未反應的NO，防止污染空氣，酸性條件下高錳酸鉀氧化一氧化氮為硝酸鹽，本身被還原為錳離子；
（5）一氧化氮中混有二氧化碳和水蒸汽，二氧化碳和過氧化鈉發(fā)生的反應生成碳酸鈉和氧氣，水與過氧化鈉反應生成氫氧化鈉；為避免產生這些副產物，應除去二氧化碳和水蒸氣；
（6）根據發(fā)生的反應①C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，②3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；③2NO+Na₂O₂→2NaNO₂進行計算．

解答 解：（1）A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，裝置B中是A裝置生成的二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，為防止裝置中空氣中的氧氣氧化生成的一氧化氮，應先通入氮氣排盡裝置內的空氣，
故答案為：氮氣；排盡空氣，以免生成的一氧化氮被空氣中的氧氣氧化；
（2）A中濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，二氧化氮在B中與水反應生成硝酸和一氧化氮，硝酸與銅反應生成硝酸銅和一氧化氮，所以會看到的現象為：紅棕色消失，導管口有無色氣泡冒出，銅片溶解，溶液變藍；
故答案為：紅棕色消失，導管口有無色氣泡冒出，銅片溶解，溶液變藍；
（3）A中濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，化學方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（4）D裝置中高錳酸鉀氧化一氧化氮生成硝酸根，本身被還原為二價錳離子，離子方程式：3MnO₄^-+5NO+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；
故答案為：3MnO₄^-+5NO+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；
（5）一氧化氮中混有二氧化碳和水蒸汽，二氧化碳和過氧化鈉發(fā)生的反應生成碳酸鈉和氧氣，水與過氧化鈉反應生成氫氧化鈉，故C產物中除亞硝酸鈉外還含有副產物碳酸鈉和氫氧化鈉，為避免產生這些副產物，應在B、C裝置間增加盛有堿石灰的裝置E，堿石灰能夠吸收二氧化碳和水蒸氣；
故答案為：NaOH；堿石灰；
（6）n（Na₂O₂）=$\frac{3.12g}{78g/mol}$=0.04mol，根據2NO+Na₂O₂=2NaNO₂知，0.04mol過氧化鈉反應需要0.08molNO，設參加反應的碳為nmol，根據C+4HNO₃（濃） $\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O知生成4nmolNO₂，根據3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO可知4nmolNO₂與水反應生成4nmol×$\frac{2}{3}$=$\frac{8}{3}$nmol硝酸和$\frac{4}{3}$nmolNO，再根據3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O可知硝酸與銅反應生成的NO為$\frac{8}{3}$nmol×$\frac{2}{8}$=$\frac{2}{3}$nmol，所以$\frac{4}{3}$nmol+$\frac{2}{3}$nmol=2nmol=0.08mol，得n=0.04mol，則C的質量=12g/mol×0.04mol=0.48g，
故答案為：0.48．

點評 本題考查了物質制備實驗方案的設計和信息判斷，物質性質的理解應用，掌握物質的性質是解題關鍵，題目難度較大．