Question

17．亞硝酸鈉是重要的防腐劑．某化學(xué)興趣小組以碳和濃硝酸為起始原料，設(shè)計(jì)如下裝置利用一氧化氮與過(guò)氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉（夾持裝置和A中加熱裝置已略，已密性已檢驗(yàn)）
【查閱資料】
①HNO₂為弱酸，室溫下存在反應(yīng)3HNO₂=HNO₃+2NO↑+H₂O；
②在酸性溶液中，NO₂可將MnO₄還原為Mn²且無(wú)氣體生產(chǎn)；
③NO不與堿反應(yīng)，可被酸性KMnO₄溶液氧化為硝酸．
【實(shí)驗(yàn)操作】
①關(guān)閉彈簧夾，打開A中分液漏斗活塞，滴加一定量濃硝酸，加熱；
②一段時(shí)間后停止加熱；
③從C中取少量固體，檢驗(yàn)是否是亞硝酸鈉．
（1）A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（2）B中觀察的主要現(xiàn)象是溶液變藍(lán)，銅片溶解，導(dǎo)管口有無(wú)色氣體冒出．
（3）檢驗(yàn)C中產(chǎn)物有亞硝酸鈉的實(shí)驗(yàn)方案（簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象及結(jié)論）及相關(guān)的離子反應(yīng)方程式為將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無(wú)色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉．反應(yīng)的離子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O，或?qū)⑸�成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉，反應(yīng)的離子方程式是5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O．
（4）經(jīng)檢驗(yàn)C產(chǎn)物中亞硝酸鈉含量較少．
a．甲同學(xué)認(rèn)為C中產(chǎn)物不僅有亞硝酸鈉，還有碳酸鈉和氫氧化鈉．生成碳酸鈉的化學(xué)方程式是2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂．為排除干擾，甲在B、C裝置間增加一個(gè)U形管，U形管中盛放的試劑應(yīng)是堿石灰（寫名稱）．
b．乙同學(xué)認(rèn)為上述裝置改進(jìn)后，還會(huì)有空氣參與反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)品不純，所以在實(shí)驗(yàn)操作①之前應(yīng)增加一步操作，該操作是打開彈簧夾，通入N₂一段時(shí)間．

Answer 1

分析 （1）裝置A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)生成二氧化氮和二氧化碳和水，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和 原子守恒配平；
（2）裝置B中是A裝置生成的二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅，一氧化氮和水；
（3）依據(jù)亞硝酸鈉具有氧化性或還原性，選擇還原劑或氧化劑發(fā)生的反應(yīng)現(xiàn)象證明產(chǎn)物中是否是亞硝酸鈉；
（4）a、生成碳酸鈉的反應(yīng)是二氧化碳和過(guò)氧化鈉發(fā)生的反應(yīng)，生成碳酸鈉和氧氣；
b、為避免裝置中的空氣導(dǎo)致產(chǎn)品不純，需要打開彈簧夾通入氮?dú)馀艃粞b置中的空氣．

解答 解：（1）裝置A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)生成二氧化氮和二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（2）裝置B中是A裝置生成的二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅，一氧化氮和水，所以反應(yīng)現(xiàn)象為溶液變藍(lán)，銅片溶解，導(dǎo)管口有無(wú)色氣體冒出；通過(guò)裝置C中的過(guò)氧化鈉吸收一氧化氮、二氧化碳，最后通過(guò)酸性高錳酸鉀溶液除去剩余一氧化氮防止污染空氣，
故答案為：溶液變藍(lán)，銅片溶解，導(dǎo)管口有無(wú)色氣體冒出；除去未反應(yīng)的NO，防止污染空氣；
（3）檢驗(yàn)亞硝酸鈉的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無(wú)色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉．反應(yīng)的離子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O，或?qū)⑸�成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉，反應(yīng)的離子方程式是5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，
故答案為：將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無(wú)色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉．反應(yīng)的離子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O，或?qū)⑸�成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉，反應(yīng)的離子方程式是5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
（4）a、生成碳酸鈉的反應(yīng)是二氧化碳和過(guò)氧化鈉發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂，通過(guò)裝置C中的過(guò)氧化鈉吸收一氧化氮、二氧化碳，一氧化氮是污染性氣體，最后通過(guò)酸性高錳酸鉀溶液除去剩余一氧化氮防止污染空氣；為排除干擾在B、C裝置間增加裝置E，E中盛放的試劑應(yīng)堿石灰，用來(lái)吸收二氧化碳；
故答案為：2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂；堿石灰；
b．為避免裝置中的空氣導(dǎo)致產(chǎn)品不純，需要打開彈簧夾通入氮?dú)馀艃粞b置中的空氣，
故答案為：打開彈簧夾，通入N₂一段時(shí)間．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和信息判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的反應(yīng)現(xiàn)象分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．