Question

10．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)按要求回答下列問題：
（1）檢查完該裝置的氣密性，裝入藥品后，實(shí)驗(yàn)開始前通入一段時(shí)間氣體Ar，然后關(guān)閉彈簧夾，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被空氣中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5NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O．
（5）預(yù)測(cè)C中反應(yīng)開始階段，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3.12gNa₂O₂完全轉(zhuǎn)化成為NaNO₂，理論上至少需要木炭0.48g．

Answer 1

分析 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，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；通過裝置C中的過氧化鈉吸收一氧化氮、二氧化碳，最后通過酸性高錳酸鉀溶液除去剩余一氧化氮防止污染空氣，
（1）物質(zhì)制備過程中為避免裝置中的空氣干擾，需要把裝置中的空氣通入Ar氣排凈；
（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，據(jù)此判斷反應(yīng)現(xiàn)象；
（3）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；
（4）除去未反應(yīng)的NO，防止污染空氣，酸性條件下高錳酸鉀氧化一氧化氮為硝酸鹽，本身被還原為錳離子；
（5）因?yàn)橐谎趸�氮中混有二氧化碳和水蒸汽，二氧化碳和過氧化鈉發(fā)生的反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，水與過氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鈉；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，E中盛放的試劑應(yīng)堿石灰，用來吸收二氧化碳；
（6）根據(jù)①C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，②3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，③3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，④2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：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，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；通過裝置C中的過氧化鈉吸收一氧化氮、二氧化碳，最后通過酸性高錳酸鉀溶液除去剩余一氧化氮防止污染空氣，
（1）為避免生成的NO被空氣中O₂氧化，需要把裝置中的空氣通入Ar氣排凈后再進(jìn)行反應(yīng)，然后加熱制備亞硝酸鈉，
故答案為：排盡空氣，防止生成的NO被空氣中O₂氧化；
（2）裝置B中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，硝酸與銅反應(yīng)生成硝酸銅、NO氣體和水，則B中現(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)管口有無色氣泡冒出；
（3）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，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；
（4）D裝置中反應(yīng)是除去未反應(yīng)的NO，防止污染空氣，反應(yīng)的離子方程式為：5NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O，
故答案為：5NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；
（5）因?yàn)橐谎趸�氮中混有二氧化碳和水蒸汽，二氧化碳和過氧化鈉發(fā)生的反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，水與過氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鈉，故C產(chǎn)物中除亞硝酸鈉外還含有副產(chǎn)物碳酸鈉和氫氧化鈉，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，E中盛放的試劑應(yīng)堿石灰，用來吸收二氧化碳，
故答案為：NaOH；堿石灰；
（6）根據(jù)①C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
②3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
③3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
④2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，
則有C～4NO₂～$\frac{4}{3}$NO
4NO₂～$\frac{8}{3}$HNO₃～$\frac{2}{3}$NO
C～（$\frac{4}{3}$+$\frac{2}{3}$）=2NO～Na₂O₂～2NaNO₂，
所以3.12g過氧化鈉完全轉(zhuǎn)化成為亞硝酸鈉，理論上至少需要木炭的質(zhì)量為：$\frac{3.12g}{78g/mol}$×12g/mol=0.48g，
故答案為：0.48．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、制備原理為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法，明確關(guān)系式法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．