Question

6．亞硝酸鈉在漂白、電鍍等方面應(yīng)用廣泛．現(xiàn)以木炭、濃硝酸、水和銅為原料生成的一氧化氮與過氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉的裝置如圖1所示（部分夾持裝置略）．已知：

①3NaNO₂+3HCl═3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O
②酸性條件下，NO與NO₃^-都能與MnO₄^-反應(yīng)生成NO₃^-和Mn²⁺；
完成下列填空：
（1）寫出a儀器的名稱分液漏斗．
（2）為避免B中逸出的氣體中混有的雜質(zhì)氣體與Na₂O₂反應(yīng)，應(yīng)在B、C裝置間增加一個裝置，則該裝置中盛放的藥品名稱為堿石灰（或氫氧化鈉固體或氧化鈣固體）．
（3）寫出NO與Na₂O₂在常溫下生成NaNO₂的化學反應(yīng)方程式2NO+Na₂O₂=2NaNO₂；當該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.1mole^-時，理論上吸收標準狀況下NO的體積為2.24L．
（4）將11.7g過氧化鈉完全轉(zhuǎn)化成亞硝酸鈉，理論上至少需要木炭1.8g．
（5）NO₂易溶于水．將體積為V mL的試管充滿NO₂后倒扣在水中，見圖2．
①NO₂溶于水的化學方程式是3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO．
②使試管中NO₂完全被水吸收的操作是緩緩?fù)ㄈ?\frac{V}{4}$mL氧氣．

Answer 1

分析 A裝置中C與HNO₃（濃）反應(yīng)生成二氧化碳與二氧化氮，二氧化氮在B中與水反應(yīng)是硝酸，硝酸與Cu反應(yīng)生成NO，C裝置中制備NaNO₂，由于二氧化碳、水蒸氣與過氧化鈉反應(yīng)的得到碳酸鈉、氫氧化鈉，故需要需要除去二氧化碳，并干燥NO氣體，可以在B、C之間添加盛放堿石灰的裝置，反應(yīng)開始需要排盡裝置中的空氣，防止氧氣將NO氧化．利用酸性高錳酸鉀溶液溶液氧化未反應(yīng)的NO，可以防止污染空氣，由題目信息，酸性條件下，NO能與MnO₄^-反應(yīng)生成NO₃^-和Mn²⁺．
（1）由儀器a的結(jié)構(gòu)特征，可知儀器a為分液漏斗；
（2）B、C裝置間增加一個裝置干燥NO，并除去混有的二氧化碳；
（3）NO與Na₂O₂在常溫下生成NaNO₂，反應(yīng)中N元素被氧化，O元素被還原，配平書寫方程式，結(jié)合N元素化合價變化計吸收NO的物質(zhì)的量，進而計算NO的體積；
（4）根據(jù)C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，有關(guān)系式C～4NO₂～$\frac{4}{3}$NO～$\frac{8}{3}$HNO₃，根據(jù)3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，有關(guān)系式HNO₃～$\frac{3}{8}$Cu～$\frac{1}{4}$NO，則有C～$\frac{2}{3}$NO，所以碳與總的NO的關(guān)系式為C～（$\frac{4}{3}$+$\frac{2}{3}$）NO，根據(jù)2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，可知碳與Na₂O₂的關(guān)系式為C～Na₂O₂；
（5）①NO₂與水反應(yīng)生成一氧化氮和硝酸；
②由于一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，可以通入氧氣使NO₂完全被水，結(jié)合4NO₂+H₂O+O₂═4HNO₃計算通入氧氣體積．

解答 解：A裝置中C與HNO₃（濃）反應(yīng)生成二氧化碳與二氧化氮，二氧化氮在B中與水反應(yīng)是硝酸，硝酸與Cu反應(yīng)生成NO，C裝置中制備NaNO₂，由于二氧化碳、水蒸氣與過氧化鈉反應(yīng)的得到碳酸鈉、氫氧化鈉，故需要需要除去二氧化碳，并干燥NO氣體，可以在B、C之間添加盛放堿石灰的裝置，反應(yīng)開始需要排盡裝置中的空氣，防止氧氣將NO氧化．利用酸性高錳酸鉀溶液溶液氧化未反應(yīng)的NO，可以防止污染空氣，由題目信息，酸性條件下，NO能與MnO₄^-反應(yīng)生成NO₃^-和Mn²⁺．
（1）根據(jù)裝置圖可知a儀器的名稱為分液漏斗，故答案為：分液漏斗；
（2）因為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(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，水與過氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鈉，為避免產(chǎn)生這些副產(chǎn)物，應(yīng)在B、C裝置間增加裝置裝堿石灰（或氫氧化鈉固體或氧化鈣固體），用來吸收二氧化碳和水蒸氣，
故答案為：堿石灰（或氫氧化鈉固體或氧化鈣固體）；
（3）根據(jù)電子得失守恒及元素守恒，可知NO與Na₂O₂在常溫下生成NaNO₂的方程式為：2NO+Na₂O₂=2NaNO₂，反應(yīng)中N元素化合價由+2價升高為+3價，當反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.1mole^-時，吸收NO的物質(zhì)的量為0.1mol，則NO的體積為2.24L，
故答案為：2NO+Na₂O₂=2NaNO₂；2.24；
（4）根據(jù)C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，有關(guān)系式C～4NO₂～$\frac{4}{3}$NO～$\frac{8}{3}$HNO₃，根據(jù)3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，有關(guān)系式HNO₃～$\frac{3}{8}$Cu～$\frac{1}{4}$NO，則有C～$\frac{2}{3}$NO，所以碳與總的NO的關(guān)系式為C～（$\frac{4}{3}$+$\frac{2}{3}$）NO，根據(jù)2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，可知碳與Na₂O₂的關(guān)系式為C～Na₂O₂，所以11.7g過氧化鈉完全轉(zhuǎn)化成為亞硝酸鈉，理論上至少需要碳的質(zhì)量為$\frac{11.7}{78}$×12g=1.8g，
故答案為：1.8；
（5）①NO₂與水反應(yīng)生成一氧化氮和硝酸，反應(yīng)方程式為3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，
故答案為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
②由于一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，結(jié)合反應(yīng)4NO₂+H₂O+O₂═4HNO₃，所以要使此試管中NO₂完全被水吸收可向試管中緩緩?fù)ㄈ?\frac{V}{4}$mL氧氣，
故答案為：緩緩?fù)ㄈ?\frac{V}{4}$mL氧氣．

點評 本題考查物質(zhì)制備實驗方案的設(shè)計，涉及對原理與裝置的分析評價、化學計算等，（4）中計算為易錯點、難點，關(guān)鍵是根據(jù)方程式需找B裝置中得到NO與碳的物質(zhì)的量關(guān)系．