Question

9．NO₂是大氣污染物之一，實(shí)驗室擬用NO₂與Cl₂混合用NaOH溶液吸收的方法消除其污染．回答下列問題：
（1）氯氣的制備

①儀器M、N的名稱依次是長頸漏斗、分液漏斗．
②欲用MnO₂和濃鹽酸制備并收集一瓶純凈干燥的氯氣，選呢圖1中的裝置，其連接順序為befghdci（按氣流方向，用小寫字母表示）．
③D在制備裝置中的作用是吸收Cl₂中的HCl；用離子方程式表示裝置F的作用是Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．
（2）用如圖2所示裝置探究Cl₂和NO₂在NaOH溶液中的反應(yīng)．
查閱有關(guān)資料可知：HNO₃是一種弱酸，且不穩(wěn)定，易分解生成NO和NO₂．
①裝置中X和Z的作用是觀察氣泡流速便于控制Cl₂和NO₂的進(jìn)入量的比例
②實(shí)驗時觀察到X試劑瓶中有黃綠色氣體，Z試劑瓶中有紅棕色氣體，若通入適當(dāng)比例的Cl₂和NO₂，Y中觀察不到氣體顏色，反應(yīng)結(jié)束后加入稀硫酸無現(xiàn)象，則Y中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cl₂+2NO₂+4NaOH=2NaNO₃+2NaCl+2H₂O．
③反應(yīng)結(jié)束后，取Y中溶液少許于試管中，加入稀硫酸，若有紅棕色氣體產(chǎn)生，解釋產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因：NO₂的量過多，NO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成了NaNO₂和NaNO₃，加入硫酸后NO₂^-發(fā)生歧化反應(yīng)生成NO和NO₂，故在試管中出現(xiàn)紅棕色氣體．

Answer 1

分析 （1）①儀器儀器的形狀說出其名稱；
②實(shí)驗室用二氧化錳和濃鹽酸加熱方法制取氯氣，制備的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，依次通過盛有飽和食鹽水、濃硫酸洗氣瓶除去雜質(zhì)，氯氣密度大于空氣密度，用向上拍空氣法收集，尾氣用氫氧化鈉溶液吸收，據(jù)此排序；
③濃鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有氯化氫，氯化氫易溶于水，氯氣在飽和食鹽水中溶解度不大，據(jù)此用盛有飽和食鹽水的洗氣瓶除去氯氣中的氯化氫；氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，據(jù)此書寫離子方程式；
（2）①氯氣在飽和食鹽水中溶解度不大，二氧化氮在四氯化碳中不溶，所以分別通入兩種氣體后，會看到產(chǎn)生氣泡，通過氣泡的快慢控制Cl₂和NO₂的進(jìn)入量比例；
②依據(jù)實(shí)驗時觀察到X試劑瓶中有黃綠色氣體，Z試劑瓶中有紅棕色氣體，若通入適當(dāng)比例的Cl₂和NO₂，Y中觀察不到氣體顏色，反應(yīng)結(jié)束后加入稀硫酸無現(xiàn)象可知氯氣、二氧化氮在堿性環(huán)境下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硝酸鈉、氯化鈉和水，據(jù)此書寫方程式；
③依據(jù)二氧化氮能夠與氫氧化鈉反應(yīng)生成硝酸鈉和亞硝酸鈉，酸性環(huán)境下，亞硝酸根離子發(fā)生歧化反應(yīng)生成一氧化氮和二氧化氮解答．

解答 解：（1）①依據(jù)儀器形狀可知：M為長頸漏斗，N為 分液漏斗；
故答案為：長頸漏斗、分液漏斗；
②實(shí)驗室用二氧化錳和濃鹽酸加熱方法制取氯氣，制備的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，依次通過盛有飽和食鹽水、濃硫酸洗氣瓶除去雜質(zhì)，氯氣密度大于空氣密度，用向上拍空氣法收集，尾氣用氫氧化鈉溶液吸收，所以正確的連接順序為：befghdci；
故答案為：befghdci；
③濃鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有氯化氫，氯化氫易溶于水，氯氣在飽和食鹽水中溶解度不大，通入D中用飽和食鹽水稀釋氯氣中的氯化氫；
氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，離子方程式：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
故答案為：吸收Cl₂中的HCl； Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
（2）氯氣在飽和食鹽水中溶解度不大，二氧化氮在四氯化碳中不溶，所以分別通入兩種氣體后，會看到產(chǎn)生氣泡，通過氣泡的快慢控制Cl₂和NO₂的進(jìn)入量比例，所以裝置X與Z的作用為：觀察氣泡流速便于控制Cl₂和NO₂的進(jìn)入量的比例；
故答案為：觀察氣泡流速便于控制Cl₂和NO₂的進(jìn)入量的比例；
②氯氣、二氧化氮在堿性環(huán)境下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硝酸鈉、氯化鈉和水，反應(yīng)的方程式：Cl₂+2NO₂+4NaOH=2NaNO₃+2NaCl+2H₂O；
故答案為：Cl₂+2NO₂+4NaOH=2NaNO₃+2NaCl+2H₂O；
③通入的二氧化氮量過多，則過量的二氧化氮與NaOH溶液反應(yīng)生成了NaNO₂和NaNO₃，當(dāng)加入硫酸后亞硝酸鈉在酸性環(huán)境下發(fā)生歧化反應(yīng)生成一氧化氮和二氧化氮，二氧化氮為紅棕色氣體，所以會看到試管中出現(xiàn)紅棕色氣體；
故答案為：NO₂的量過多，NO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成了NaNO₂和NaNO₃，加入硫酸后NO₂^-發(fā)生歧化反應(yīng)生成NO和NO₂，故在試管中出現(xiàn)紅棕色氣體．

點(diǎn)評 本題為實(shí)驗題，考查了氯氣的制備及性質(zhì)的檢驗，明確氯氣制備原理及氯氣、氮的化合物的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等，注意不同價態(tài)氮之間的轉(zhuǎn)化．