Question

2．Na₂O₂ 和NO₂都是中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的物質(zhì)，某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)他們之間的反應(yīng)進(jìn)行探究．
（1）小組同學(xué)對(duì)NO₂ 與Na₂O₂ 的反應(yīng)提出以下假設(shè)．
假設(shè)一：生成NaNO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃
假設(shè)二：生成NaNO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₂+O₂．
（2）小組同學(xué)在通風(fēng)櫥中制備并收集干燥的NO₂ 后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

序號(hào)	操作步驟	現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)1	①按如圖組裝儀器，打開(kāi)K，將氣球中的Na2O2粉末導(dǎo)入試管中，振蕩，充分反應(yīng)	試管內(nèi)紅棕色消失，氣球變癟
	②試管冷卻后，打開(kāi)膠塞，加入5mL蒸餾水	未見(jiàn)紅棕色氣體，試管底部固體全部溶解得澄清溶液

①實(shí)驗(yàn)室常利用銅與濃硝酸反應(yīng)制備N(xiāo)O₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+4HNO₃（濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
②有同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)1 中“氣球變癟”的現(xiàn)象推斷假設(shè)一成立，你認(rèn)為是否合理并簡(jiǎn)述理由：不能根據(jù)“氣球變癟”的現(xiàn)象推斷假設(shè)一成立，理由是：根據(jù)方程式可以發(fā)現(xiàn)無(wú)論是按假設(shè)一還是假設(shè)二發(fā)生反應(yīng)，體系的壓強(qiáng)都要減小，都能觀察到“氣球變癟”的現(xiàn)象．
（3）小組同學(xué)進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行檢驗(yàn)
查閱資料：
i．Na₂O₂ 與水反應(yīng)會(huì)生成H₂O₂；
ii．NO₂^-具有還原性，可用KMnO₄ 酸性溶液進(jìn)行檢驗(yàn)；
iii．含NO₃^-的溶液遇 FeSO₄和濃硫酸生成棕色物質(zhì)[Fe（NO）]^2-
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

序號(hào)	操作步驟	現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)2	取實(shí)驗(yàn)1所得清液， 向其中加入少量MnO2粉末，待不再產(chǎn)生氣泡后，靜置后取上層清液，再調(diào)節(jié)此溶液pH至7左右	/
實(shí)驗(yàn)3	取實(shí)驗(yàn)2后的清液2mL，加入2滴0.1%的酸性KMnO4溶液

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

序號(hào)	操作步驟	現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)4	①向試管中加入2mL新制FeSO4溶液，再加入10滴0.1mol•L-1NaNO3溶液，振蕩，再向試管中加入0.5mL98%的濃硫酸	滴入NaNO3溶液，無(wú)明顯變化，加入濃硫酸后，溶液變棕色
	②向試管中加入2mL新制FeSO4溶液，再加入10滴0.1mol•L-1NaNO2溶液，振蕩，再向試管中加入0.5mL98%的濃硫酸	加入NaNO2溶液，立即變棕色，加入濃硫酸后，溶液無(wú)明顯變化
	③向試管中加入2mL新制FeSO4溶液，再加入10滴實(shí)驗(yàn)2后的清液，振蕩，再加0.5mL98%的濃硫酸	滴加實(shí)驗(yàn)2得到的清液后，溶液立即變淺棕色，加入濃硫酸后，溶液變深棕色

①實(shí)驗(yàn)2 的主要目的是排出溶液中H₂O₂對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的干擾，請(qǐng)補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)2 的操作向其中加入少量MnO₂粉末，待不再產(chǎn)生氣泡后，靜置后取上層清液．
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)3 的現(xiàn)象可得出結(jié)論“產(chǎn)物含”NO₂^-，該實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是KMnO₄溶液褪色．
③實(shí)驗(yàn)4 中進(jìn)行步驟②的目的是通過(guò)和實(shí)驗(yàn)4步驟①進(jìn)行對(duì)比，排除NO₂^-的存在對(duì)NO₃^-檢驗(yàn)的干擾．
（4）該小組同學(xué)由以上全部實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：Na₂O₂和NO₂反應(yīng)既能生成NaNO₃也能生成NaNO₂（或“假設(shè)一和假設(shè)二都成立”，或“Na₂O₂和NO₂反應(yīng)的產(chǎn)物中既含NO₂^-又含NO₃^-”）．

Answer 1

分析 （1）NO₂ 與Na₂O₂ 的反應(yīng)，有兩種情況，NO₂能被Na₂O₂氧化或NO₂能被Na₂O₂還原；
（2）①濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水；不能根據(jù)“氣球變癟”的現(xiàn)象推斷假設(shè)一成立，“氣球變癟”說(shuō)明氣體的體積縮小，但假設(shè)1、2兩反應(yīng)反應(yīng)后氣體的體積都縮��；
（3）①實(shí)驗(yàn)2 的主要目的是除去溶液中H₂O₂，防止對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的干擾，實(shí)驗(yàn)需選擇除去過(guò)氧化氫的試劑，可選擇二氧化錳，二氧化猛能催化過(guò)氧化氫的分解，且產(chǎn)物為水和氧氣，然后取上層清夜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
②NO₂^-具有還原性，紫紅色的酸性KMnO₄ 溶液具有氧化性，兩者反應(yīng)，溶液褪色；
③實(shí)驗(yàn)4 中進(jìn)行步驟②的目的驗(yàn)證NO₂^-具有還原性，通過(guò)和實(shí)驗(yàn)4步驟①進(jìn)行對(duì)比，排除NO₂^-的存在對(duì)NO₃^-檢驗(yàn)的干擾；
（4）實(shí)驗(yàn)2除去溶液中H₂O₂，防止對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的干擾；實(shí)驗(yàn)3檢驗(yàn)NO₂^-的還原性，能使具有氧化性的紫紅色的酸性KMnO₄ 溶液褪色；實(shí)驗(yàn)4①亞硝酸根離子無(wú)還原性；②通過(guò)和實(shí)驗(yàn)4步驟①進(jìn)行對(duì)比，排除NO₂^-的存在對(duì)NO₃^-檢驗(yàn)的干擾，③說(shuō)明既有亞硝酸根離子又有硝酸根離子．

解答 解：（1）NO₂ 與Na₂O₂ 的反應(yīng)，有兩種情況，假設(shè)一：生成NaNO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃，NO₂能被Na₂O₂氧化生成NaNO₃，假設(shè)二：生成NaNO₂，NO₂能被Na₂O₂還原，過(guò)氧化鈉中-1價(jià)的氧被二氧化氮中+4價(jià)的氮氧化成氧氣，氮元素被還原成+3價(jià)的氮，所以反應(yīng)方程式為：2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₂+O₂，
故答案為：2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₂+O₂；
（2）①濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，能和較不活潑金屬銅反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，反應(yīng)方程式為：Cu+4HNO₃（濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
②不能根據(jù)“氣球變癟”的現(xiàn)象推斷假設(shè)一成立，理由是：根據(jù)方程式可以發(fā)現(xiàn)無(wú)論是按假設(shè)一2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃，二氧化氮為氣體，過(guò)氧化鈉、硝酸鈉為固體，體系的壓強(qiáng)減小，假設(shè)二2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₂+O₂，二氧化氮、氧氣為氣體，過(guò)氧化鈉、亞硝酸鈉為固體，體系的壓強(qiáng)減小，所以無(wú)論是按假設(shè)一還是假設(shè)二發(fā)生反應(yīng)，都能觀察到“氣球變癟”的現(xiàn)象，
故答案為：不能根據(jù)“氣球變癟”的現(xiàn)象推斷假設(shè)一成立，理由是：根據(jù)方程式可以發(fā)現(xiàn)無(wú)論是按假設(shè)一還是假設(shè)二發(fā)生反應(yīng)，體系的壓強(qiáng)都要減小，都能觀察到“氣球變癟”的現(xiàn)象；
（3）①過(guò)氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解為水和氧氣，反應(yīng)的方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，實(shí)驗(yàn)2 的主要目的是排出溶液中H₂O₂對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的干擾，向其中加入少量MnO₂粉末，待不再產(chǎn)生氣泡后，靜置后取上層清液即可，
故答案為：向其中加入少量MnO₂粉末，待不再產(chǎn)生氣泡后，靜置后取上層清液；
②實(shí)驗(yàn)3“產(chǎn)物含”NO₂^-，NO₂^-具有還原性，能使具有氧化性的紫紅色的酸性KMnO₄ 溶液褪色，
故答案為：KMnO₄溶液褪色；
③實(shí)驗(yàn)4步驟①滴入NaNO₃溶液，無(wú)明顯變化，排除NO₃^-無(wú)還原性，加入濃硫酸后，2H⁺+NO₃^-+Fe²⁺=NO₂↑+Fe³⁺+H₂O，溶液變棕色，實(shí)驗(yàn)4 中進(jìn)行步驟②加入NaNO₂溶液，立即變棕色，含NO₃^-的溶液遇 FeSO₄和濃硫酸生成棕色物質(zhì)[Fe（NO）]^2-，通過(guò)和實(shí)驗(yàn)4步驟①進(jìn)行對(duì)比，排除NO₂^-的存在對(duì)NO₃^-檢驗(yàn)的干擾，
故答案為：通過(guò)和實(shí)驗(yàn)4步驟①進(jìn)行對(duì)比，排除NO₂^-的存在對(duì)NO₃^-檢驗(yàn)的干擾；
（4）實(shí)驗(yàn)2向其中加入少量MnO₂粉末，待不再產(chǎn)生氣泡后，靜置后取上層清液，除去溶液中H₂O₂，防止對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的干擾；實(shí)驗(yàn)3利用高錳酸鉀的氧化性檢驗(yàn)NO₂^-的還原性，若有，能使紫紅色的酸性KMnO₄ 溶液褪色；實(shí)驗(yàn)4①亞硝酸根離子無(wú)還原性；②通過(guò)和實(shí)驗(yàn)4步驟①進(jìn)行對(duì)比，排除NO₂^-的存在對(duì)NO₃^-檢驗(yàn)的干擾，③說(shuō)明既有亞硝酸根離子又有硝酸根離子，
故答案為：Na₂O₂和NO₂反應(yīng)既能生成NaNO₃也能生成NaNO₂（或“假設(shè)一和假設(shè)二都成立”，或“Na₂O₂和NO₂反應(yīng)的產(chǎn)物中既含NO₂^-又含NO₃^-”）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究Na₂O₂ 和NO₂產(chǎn)物的性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷物質(zhì)具有的性質(zhì)，掌握氮的化合物的性質(zhì)是解答關(guān)鍵，題目難度中等．