Question

19．亞硝酸鈉（NaNO₂）被稱為工業(yè)鹽，在漂白、電鍍等方面應(yīng)用廣泛．以木炭、濃硝酸、水和銅為原料制備亞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NO₂^-都能與MnO₄^-反應(yīng)生成NO₃^-和Mn²⁺．
請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題：
（1）檢查完該裝置的氣密性，裝入藥品后，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前通入一段時(shí)間氣體Ar，然后關(guān)閉彈簧夾，再滴加濃硝酸，加熱控制B中導(dǎo)管均勻地產(chǎn)生氣泡．上述操作的作用是排盡空氣，防止生成的NO被O₂氧化．
（2）B中觀察到的主要現(xiàn)象是紅棕色氣體消失，銅片溶解，溶液變藍(lán)，導(dǎo)管口有無(wú)色氣泡冒出．
（3）A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（4）D裝置中反應(yīng)的離子方程式為3MnO₄^-+5NO+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O．
（5）預(yù)測(cè)C中反應(yīng)開(kāi)始階段，固體產(chǎn)物除NaNO₂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(yīng)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(jìn)后的裝置，將3.12g Na₂O₂完全轉(zhuǎn)化為NaNO₂，理論上至少需要木炭0.48g．

Answer 1

分析 A裝置為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(guò)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之間添加成分堿石灰的裝置，反應(yīng)開(kāi)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⁺．
（6）根據(jù)方程式：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，2NO+Na₂O₂═2NaNO₂進(jìn)行計(jì)算，需找B裝置中得到NO與C物質(zhì)的量關(guān)系．

解答 解：A裝置為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(guò)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之間添加成分堿石灰的裝置，反應(yīng)開(kāi)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，驗(yàn)證NO的還原性．
（1）利用氬氣排盡空氣，防止生成的NO被O₂氧化，
故答案為：排盡空氣，防止生成的NO被O₂氧化；
（2）二氧化氮在B中與水反應(yīng)是硝酸，硝酸與Cu反應(yīng)生成硝酸銅與NO，觀察到的現(xiàn)象為：紅棕色氣體消失，銅片溶解，溶液變藍(lán)，導(dǎo)管口有無(wú)色氣泡冒出，
故答案為：紅棕色氣體消失，銅片溶解，溶液變藍(lán)，導(dǎo)管口有無(wú)色氣泡冒出；
（3）C與HNO₃（濃）反應(yīng)生成二氧化碳與二氧化氮，反應(yīng)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）由題目信息，酸性條件下，NO能與MnO₄^-反應(yīng)生成NO₃^-和Mn²⁺，反應(yīng)離子方程式為：3MnO₄^-+5NO+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O，
故答案為：3MnO₄^-+5NO+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；
（5）二氧化碳、水蒸氣與過(guò)氧化鈉反應(yīng)的得到碳酸鈉、氫氧化鈉，可以在B、C之間添加成分堿石灰的裝置，吸收除去二氧化碳，并干燥NO氣體，
故答案為：NaOH；堿石灰；
（6）n（Na₂O₂）=$\frac{3.12g}{78g/mol}$=0.04mol，根據(jù)2NO+Na₂O₂=2NaNO₂知，0.04mol過(guò)氧化鈉反應(yīng)需要0.08molNO，設(shè)參加反應(yīng)的碳為 nmol，根據(jù)C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O知，生成4nmolNO₂，根據(jù)3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，可知4nmolNO₂與水反應(yīng)生成4nmol×$\frac{2}{3}$=$\frac{8}{3}$nmol硝酸和$\frac{4}{3}$nmolNO，再根據(jù)3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O可知，硝酸與銅反應(yīng)生成的NO為$\frac{8}{3}$nmol×$\frac{2}{3}$=$\frac{2}{3}$nmol，所以$\frac{4}{3}$nmol+$\frac{2}{3}$nmol=2nmol=0.08mol，可得n=0.04mol，則需要碳的質(zhì)量=12g/mol×0.04mol=0.48g，
故答案為：0.48．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及對(duì)原理與裝置的分析評(píng)價(jià)、信息獲取與遷移運(yùn)用、化學(xué)計(jì)算等，（6）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，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．