Question

12．亞硝酸鈉（NaNO₂）被稱為工業(yè)鹽，在漂白、電鍍等方面應用廣泛．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^-反應生成NO₃^-和Mn²⁺．
請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，實驗開始前通入一段時間氣體X，然后關閉彈簧夾，再滴加濃硝酸，加熱A控制B中導管均勻地產(chǎn)生氣泡．則X為氬氣，上述操作的作用是防止生成的NO被O₂氧化；
（2）B裝置中反應的化學方程式為3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO↑；
（3）D裝置中反應的離子方程式為5NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；
（4）預測C中反應開始階段，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；
（5）利用改進后的裝置，將4.68g Na₂O₂完全轉化成為NaNO₂，理論上至少需要木炭0.72g，為提高NaNO₂的產(chǎn)量，在不改變實驗裝置的條件下，可在B中加入Cu物質．

Answer 1

分析 A裝置為C與HNO₃（濃）反應生成二氧化碳與二氧化氮，二氧化氮在B中與水反應是硝酸，硝酸與Cu反應生成NO，C裝置中制備NaNO₂，由于二氧化碳、水蒸氣與過氧化鈉反應的得到碳酸鈉、氫氧化鈉，故需要需要除去二氧化碳，并干燥NO氣體，可以在B、C之間添加成分堿石灰的裝置，反應開始需要排盡裝置中的空氣，防止氧氣將NO氧化．利用酸性高錳酸鉀溶液溶液氧化未反應的NO，可以防止污染空氣，由題目信息，酸性條件下，NO能與MnO₄^-反應生成NO₃^-和Mn²⁺．
（1）物質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生成硝酸和一氧化氮
（3）除去未反應的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；
（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)生的反應生成碳酸鈉和氧氣，水與過氧化鈉反應生成氫氧化鈉；為避免產(chǎn)生這些副產(chǎn)物，應在B、C裝置間增加裝置E，E中盛放的試劑應堿石灰，用來吸收二氧化碳；
（5）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，進行計算，在B中加入還原性物質，如Cu等．

解答 解：（1）利用氬氣排盡空氣，防止生成的NO被O₂氧化，
故答案為：氬氣； 排盡空氣，防止生成的NO被O₂氧化；
（2）裝置B中是A裝置生成的二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，化學方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO↑，
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO↑；
（3）D裝置中反應是除去未反應的NO，防止污染空氣，反應的離子方程式為：5NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O，
故答案為：5NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；
（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)生的反應生成碳酸鈉和氧氣，水與過氧化鈉反應生成氫氧化鈉，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，應在B、C裝置間增加裝置E，E中盛放的試劑應堿石灰，用來吸收二氧化碳，
故答案為：NaOH；堿石灰；
（5）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4.68g 過氧化鈉完全轉化成為亞硝酸鈉，理論上至少需要木炭的質量為：$\frac{4.68g}{78g/mol}$×12g/mol=0.72g，
在B中加入Cu：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案為：0.72g，Cu．

點評 本題考查了物質制備實驗方案的設計和信息判斷，物質性質的理解應用，掌握物質的性質是解題關鍵，題目難度較大．