Question

17．亞硝酸鈉被稱為工業(yè)鹽，在漂白、電鍍等方面應(yīng)用廣泛．以木炭、濃硝酸、水和銅為原料生成的一氧化氮與過氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉的裝置如圖所示（部分夾持裝置略）．

已知：室溫下①2NO+Na₂O₂→2NaNO₂②3NaNO₂+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⁺
完成下列填空：
（1）寫出濃硝酸與木炭反應(yīng)的化學(xué)方程式C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（2）B中觀察到的主要現(xiàn)象是銅片溶解，溶液變藍，導(dǎo)管口有無色氣體冒出，D裝置的作用是除去未反應(yīng)的NO，防止污染空氣．
（3）檢驗C中產(chǎn)物有亞硝酸鈉的方法是取樣，加入稀鹽酸，若產(chǎn)生無色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則產(chǎn)物是亞硝酸鈉
（4）經(jīng)檢驗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，寫出E裝置的儀器名稱干燥管和盛放的藥品名稱堿石灰．
（5）將1.56g過氧化鈉完全轉(zhuǎn)化成為亞硝酸鈉，理論上至少需要木炭0.24g．

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E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）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，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和原子守恒配平；
（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；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；
（3）依據(jù)亞硝酸鈉具有氧化性或還原性，選擇還原劑或氧化劑發(fā)生的反應(yīng)現(xiàn)象證明產(chǎn)物中是否是亞硝酸鈉；
（4）因為一氧化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；
（5）n（Na₂O₂）=$\frac{1.56g}{78g/mol}$=0.02mol，根據(jù)2NO+Na₂O₂=2NaNO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO、C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O計算需要C的質(zhì)量．

解答 解：（1）裝置A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)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）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（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，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅，一氧化氮和水，所以反應(yīng)現(xiàn)象為溶液變藍，銅片溶解，導(dǎo)管口有無色氣體冒出；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，
故答案為：銅片溶解，溶液變藍，導(dǎo)管口有無色氣體冒出；除去未反應(yīng)的NO，防止污染空氣；
（3）檢驗亞硝酸鈉的實驗設(shè)計為：取少量生成物置于試管中，加入稀鹽酸，若產(chǎn)生無色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則產(chǎn)物是亞硝酸鈉．
故答案為：取樣，加入稀鹽酸，若產(chǎn)生無色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則產(chǎn)物是亞硝酸鈉；
（4）因為一氧化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：氫氧化鈉；干燥管 堿石灰；
（5）n（Na₂O₂）=$\frac{1.56g}{78g/mol}$=0.02mol，根據(jù)2NO+Na₂O₂=2NaNO₂知，0.02mol過氧化鈉反應(yīng)需要0.04molNO，設(shè)參加反應(yīng)的碳為nmol，根據(jù)C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$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×$\frac{2}{8}$=$\frac{2}{3}$nmol，所以$\frac{4}{3}$nmol+$\frac{2}{3}$nmol=2nmol=0.04mol，得n=0.02mol，則C的質(zhì)量=12g/mol×0.02mol=0.24g，
故答案為：0.24．

點評 本題考查了物質(zhì)制備實驗方案的設(shè)計和信息判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，注意實驗過程中的反應(yīng)現(xiàn)象分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．