Question

20．亞硝酸鈉（NaNO，）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、水和過氧化鈉為原料制備亞硝酸鈉的裝置如圖所示．
已知室溫下，①2NO+Na₂O₂=2NaNO₂
②酸性條件下，NO或NO₂都能被KMnO₄溶液氧化生成
NO₃^-．
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(chǎn)生氣泡．則X的化學式為N₂，其作用是趕出裝置中的空氣，防止NO被氧化．
（2）A燒瓶中反應的化學方程式為C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（3）B裝置中發(fā)生的轉化為將二氧化氮轉化為一氧化氮．
（4）預測C中反應開始階段，產(chǎn)物除NaN0₂外，還含有的副產(chǎn)物有Na₂CO₃和NaOH；為避免產(chǎn)生這些副產(chǎn)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．
（5）改進后，D裝置中主要反應的離子方程式為5NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；將1.56gNa₂O₂完全轉化成為 NaNO₂，理論上至少需要木炭0.36g．

Answer 1

分析 裝置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；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）物質(zhì)制備過程中為避免裝置中的空氣干擾，需要把裝置中的空氣通入氮氣排凈后再進行反應，加熱制備亞硝酸鈉；
（2）裝置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；
（3）B裝置將二氧化氮轉化為一氧化氮；
（4）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(chǎn)生這些副產(chǎn)物，應在B、C裝置間增加裝置E，E中盛放的試劑應堿石灰，用來吸收二氧化碳；
（5）D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；根據(jù)①C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，②3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，③3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，④2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，進行計算．

解答 解：裝置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；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）為避免裝置中的空氣干擾物質(zhì)制備，需要把裝置中的空氣通入氮氣排凈后再進行反應，加熱制備亞硝酸鈉，
故答案為：N₂；趕出裝置中的空氣，防止NO被氧化；
（2）裝置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，反應的化學方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（3）B裝置中的反應為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，二氧化氮轉化為一氧化氮；
故答案為：將二氧化氮轉化為一氧化氮；
（4）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(chǎn)物中除亞硝酸鈉外還含有副產(chǎn)物碳酸鈉和氫氧化鈉，為避免產(chǎn)生這些副產(chǎn)物，應在B、C裝置間增加裝置E，E中盛放的試劑應堿石灰，用來吸收二氧化碳，
故答案為：NaOH；堿石灰；
（5）D裝置中反應是除去未反應的NO，防止污染空氣，反應的離子方程式為：5NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O，
根據(jù)n（Na₂O₂）=$\frac{1.56g}{78g/mol}$=0.02mol，根據(jù)2NO+Na₂O₂=2NaNO₂知，0.02mol過氧化鈉反應需要0.04molNO，根據(jù)3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO知生成0.04molNO需要0.12mol二氧化氮，根據(jù)C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O知生成0.12mol二氧化氮需要0.03molC，則C的質(zhì)量=12g/mol×0.03mol=0.36g，
故答案為：5NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；0.36．

點評 本題考查了物質(zhì)制備實驗方案的設計和信息判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應用，注意實驗過程中的反應現(xiàn)象分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．