Question

【題目】亞硝酰氯(ClNO)常用作催化劑和合成洗滌劑，某學(xué)習小組在實驗室中用下圖所示裝置制備ClNO。查閱資料：亞硝酰氯(ClNO)的熔點為－64.5℃、沸點為－5.5℃，氣態(tài)呈黃色，液態(tài)時呈紅褐色，遇水易反應(yīng)生成一種氫化物和兩種氮的常見氧化物，其中一種呈紅棕色。

回答下列問題：

(1)儀器a的名稱為________，b的作用是________。

(2)ClNO分子中各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則ClNO的電子式為__________；ClNO與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

(3)實驗開始時，先打開K1、K2，關(guān)閉K3，再打開分液漏斗活塞滴入適量稀硝酸，當觀察到C中_________________時關(guān)閉K1、K2；向裝置D三頸瓶中通入干燥純凈Cl2，當瓶中充滿黃綠色氣體時，再打開K1、K3，制備ClNO，D中發(fā)生的反應(yīng)方程式為________。

(4)NO可用間接電化學(xué)法除去，其原理如下圖所示。電解池陰極的電極反應(yīng)式為________；吸收塔內(nèi)發(fā)生的離子方程式為_______。

(5)亞硝酰氯(ClNO)純度的測定：將所得亞硝酰氯(ClNO)產(chǎn)品13.10g溶于水，配制成250mL溶液；取出25.00mL，以K2CrO4溶液為指示劑，用0.87mol·L-1AgNO3標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液的體積為 20.00mL。(已知：Ag2CrO4為磚紅色固體)，則亞硝酰氯(ClNO)的質(zhì)量分數(shù)為________。

Answer 1

【答案】長頸漏斗 防止空氣中的水蒸氣進入三頸燒瓶，以免ClNO發(fā)生水解 2ClNO+H2O=2HCl+NO+NO2 紅棕色完全消失 Cl2+2NO=2ClNO 2+2e-+2H+=+2H2O 2NO+2+2H2O=N2+4 87%

【解析】

本實驗的目的是制備ClNO，該物質(zhì)易與水反應(yīng)，所以制備過程要保持干燥；裝置A中利用銅和稀硝酸反應(yīng)生成NO，裝置B中盛水可以除去可能產(chǎn)生的NO2，裝置C對NO進行干燥，之后進入裝置D中與干燥純凈氯氣在冰鹽水浴條件下反應(yīng)生成ClNO，b裝置可以防止空氣中的水蒸氣進入反應(yīng)裝置是ClNO水解；實驗時，需先打開K1、K2，關(guān)閉K3，再打開分液漏斗活塞滴入適量稀硝酸，利用產(chǎn)生的NO將裝置中的空氣排盡，NO易被氧氣氧化成NO2，當觀察到C中紅棕色氣體NO2完全消失后說明裝置中空氣被排盡，此時裝置中充滿NO；此時關(guān)閉K1、K2，向裝置D三頸瓶中通入干燥純凈Cl2，當瓶中充滿黃綠色氣體時，再打開K1、K3，制備ClNO。

(1)根據(jù)儀器a的結(jié)構(gòu)特點可知其為長頸漏斗；裝置b可以防止空氣中的水蒸氣進入三頸燒瓶，以免ClNO發(fā)生水解；

(2)ClNO分子中各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，說明Cl與其他原子共用一對電子，N與其他原子共用3對電子，O與其他原子共用2對電子，所以電子式為；ClNO遇水易反應(yīng)生成一種氫化物和兩種氮的常見氧化物，其中一種呈紅棕色，說明其中一種為NO2，另一種應(yīng)為NO，氫化物為HCl，根據(jù)元素守恒可得化學(xué)方程式為2ClNO+H2O=2HCl+NO+NO2；

(3)根據(jù)分析可知當觀察到C中紅棕色完全消失時關(guān)閉K1、K2；D中為Cl2與NO反應(yīng)生成ClNO的反應(yīng)，化學(xué)方程式為Cl2+2NO=2ClNO；

(4)據(jù)圖可知陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成，根據(jù)電荷守恒可得電極反應(yīng)式為+2e-+2H+=+2H2O；吸收塔內(nèi)將NO還原為N2，自身被還原為，根據(jù)電子守恒可得離子方程式為2NO+2+2H2O=N2+4；

(5)亞硝酰氯溶于水可以產(chǎn)生氯離子，氯離子和銀離子發(fā)生反應(yīng)：Clˉ+Ag+=AgCl，滴定終點氯離子完全反應(yīng)，銀離子與CrO生成磚紅色沉淀，根據(jù)元素守恒25.00mL溶液中n(ClNO)=n(Clˉ)=n(Ag+)=0.87mol/L×0.02L=0.0174mol，則樣品中n(ClNO)=0.0174mol×=0.174mol，所以純度為=87%。