Question

15．治理氮氧化物（NOx）的污染是化學(xué)研究的重要課題之一．NO能被灼燒的鐵粉還原為N₂，同時生成同時生成FeO，利用下列裝置模擬該反應(yīng)．

已知：①濃硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能與NO₂反應(yīng)，不與NO反應(yīng)．
（1）上述裝置接口的連接順序為a→f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d（按氣流方向，用小寫字母表示）．
（2）裝置D的作用是除去揮發(fā)出的HNO₃、NO₂等酸性氣體．
（3）裝置E中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeO+N₂．
（4）打開分液漏斗活塞，燒瓶中觀察到的實驗現(xiàn)象有反應(yīng)開始時，銅片表面出現(xiàn)無色氣泡，銅片逐漸變小，燒瓶上部空間由無色逐漸變?yōu)闇\紅棕色，隨著反應(yīng)的進(jìn)行又逐漸變?yōu)闊o色；燒瓶中溶液由無色變?yōu)闇\藍(lán)色．
（5）實驗室常用NaOH溶液吸收多余的氮氧化物（NO_x）：NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．設(shè)計實驗驗證產(chǎn)物NaNO₂既有氧化性又有還原性．
限選試劑：稀硫酸、KI-淀粉溶液、雙氧水、酸性高錳酸鉀溶液

實驗步驟	實驗操作	現(xiàn)象	實驗結(jié)論
1	①	②	NaNO2具有氧化性
2	③	④	NaNO2具有還原性

（6）最終得到的亞硝酸鈉（NaNO₂）外觀與食鹽非常相似，毒性較強．
已知①K_sp（AgNO₂）=2.0×10^-8，K_sp（AgCl）=1.8×10^-10；
②K_a（HNO₂）=5.1×10^-4．
若鑒別NaNO₂和NaCl兩種固體，實驗方法是分別取兩種固體樣品少量于試管中加水溶解，再分別滴加酚酞試液，變紅的為NaNO₂（試劑自選）．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗原理利用NO被灼熱的鐵粉還原為N₂，同時生成FeO，所以首先應(yīng)制備純凈的干燥的NO，利用銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO，由于硝酸具有揮發(fā)性，所以制得的NO中會混有硝酸和水蒸氣氣體，則先通過裝置D除去揮發(fā)出的HNO₃等酸性氣體，然后再通過F干燥，得到純凈的干燥的NO進(jìn)入E中與鐵粉反應(yīng)，最后處理多余的NO，又因為NaOH溶液不與NO反應(yīng)，而濃硝酸可氧化NO生成NO₂，所以最終先通過B氧化NO，后再通過C吸收，據(jù)此分析解答（1）～（4）；
（5）說明 NO₂^-有氧化性，則N元素的化合價降低，在酸性條件下，與還原劑KI反應(yīng)即可；說明 NO₂^-有還原性，則N元素的化合價升高，與氧化劑KMnO₄反應(yīng)即可；
（6）可以根據(jù)二者的酸堿性不同鑒別．

解答 解：（1）根據(jù)以上分析，先制備NO→除硝酸氣體→除水蒸氣→氧化鐵粉→氧化多余的NO→NaOH溶液吸收，所以上述裝置接口的連接順序為a→f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d；
故答案為：f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d；
（2）裝置D的作用是除去揮發(fā)出的HNO₃、NO₂等酸性氣體；
故答案為：除去揮發(fā)出的HNO₃、NO₂等酸性氣體；
（3）裝置E中NO被灼熱的鐵粉還原為N₂，同時生成FeO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeO+N₂；
故答案為：2NO+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeO+N₂；
（4）打開分液漏斗活塞，銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO，由于液面上方有空氣，所以開始生成的NO遇空氣就會變成淺紅棕色NO₂，而后來空氣排凈，又逐漸變?yōu)闊o色，燒瓶中溶液生成銅離子由無色變?yōu)闇\藍(lán)色，所以燒瓶中觀察到的實驗現(xiàn)象有反應(yīng)開始時，銅片表面出現(xiàn)無色氣泡，銅片逐漸變�。粺�瓶上部空間由無色逐漸變?yōu)闇\紅棕色，隨著反應(yīng)的進(jìn)行又逐漸變?yōu)闊o色；燒瓶中溶液由無色變?yōu)闇\藍(lán)色；
故答案為：反應(yīng)開始時，銅片表面出現(xiàn)無色氣泡，銅片逐漸變小，燒瓶上部空間由無色逐漸變?yōu)闇\紅棕色，隨著反應(yīng)的進(jìn)行又逐漸變?yōu)闊o色；燒瓶中溶液由無色變?yōu)闇\藍(lán)色；
（5）說明 NO₂^-有氧化性，則N元素的化合價降低，在酸性條件下，與還原劑KI反應(yīng)，所以選擇的試劑為KI-淀粉溶液、稀硫酸，觀察到溶液變藍(lán)現(xiàn)象，證明其具有氧化性，故操作為：取適量NaNO₂溶液，依次加入少許KI-淀粉溶液、稀硫酸，現(xiàn)象為：溶液變藍(lán)；
說明 NO₂^-有還原性，則N元素的化合價升高，與氧化劑KMnO₄反應(yīng)，驗證方法為：取適量NaNO₂溶液，滴加少許酸性KMnO₄溶液，觀察到溶液褪色，證明其具有還原性；
故答案為：①取適量NaNO₂溶液，依次加入少許KI-淀粉溶液、稀硫酸；
②溶液變藍(lán)；
③取適量NaNO₂溶液，滴加少許酸性高錳酸鉀溶液；
④溶液褪色；
（6）NaNO₂為強堿弱酸鹽，溶液顯堿性，NaCl溶液顯中性，故可選擇酚酞鑒別，方法為：分別取兩種固體樣品少量于試管中加水溶解，再分別滴加酚酞試液，變紅的為NaNO₂；
故答案為：分別取兩種固體樣品少量于試管中加水溶解，再分別滴加酚酞試液，變紅的為NaNO₂．

點評 本題考查了NO的制取、凈化、性質(zhì)和尾氣處理以及氧化還原反應(yīng)，試題較為綜合，為高頻考點，把握習(xí)題中的信息及注意NO尾氣的吸收問題，試題側(cè)重考查學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力，題目難度不大．