Question

14．Na₂O₂是一種常見的氧化劑，某同學設計了一系列實驗來探究氮氧化物能否被Na₂O₂完全吸收．裝置如圖（加熱裝置省略）：

已知：
①2NO+Na₂O₂=2NaNO₂；
②酸性條件下，NO或NO₂都能與KMnO₄溶液反應生成NO₃^-．
I．探究NO能否被Na₂O₂完全吸收
（1）所選擇的裝置按從左至右順序排列依次是ABECD（填字母）．
（2）檢査完該裝置的氣密性，裝入藥品后，實驗開始前通入一段時間N₂，其目的是排盡裝置內(nèi)空氣，防止生成的NO被O₂氧化．
（3）燒瓶A中反應的化學方程式為C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；D裝置的作用是通過裝置D中KMnO₄溶液；若NO能被Na₂O₂完全吸收，D裝置中的現(xiàn)象為酸性高錳酸鉀溶液不褪色．
（4）亞硝酸鈉（NaNO₂）被稱為工業(yè)鹽，在漂白、電鍍等方面應用廣泛．若利用該裝置將4.68g Na₂O₂完全轉化為NaNO₂，理論上至少需要木炭的質(zhì)量為1.08g，為提高NaNO₂的產(chǎn)量，在不改變實驗裝置的條件下，可在B中加入物質(zhì)Cu．
Ⅱ．探究NO₂能否被NaNO₂完全吸收
（5）將A中碳換為銅片，探究NO₂能否被Na₂O₂完全吸收．若NO₂與Na₂O₂反應只生成一種鹽，則C裝罝內(nèi)發(fā)生反應的化學方程式為2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃．
（6）若NO₂未被完全吸收，則D裝置中反應的離子方程式為5NO₂+MnO₄^-+H₂O═5NO₃^-+Mn²⁺+2H⁺．

Answer 1

分析 裝置A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應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生成硝酸和一氧化氮；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）利用濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，接著除去雜質(zhì)氣體，用Na₂O₂吸收NO，最后吸收尾氣；
（2）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氮氣排凈后再進行反應；
（3）裝置A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水；通過裝置D中KMnO₄溶液吸收尾氣；NO能被Na₂O₂完全吸收，D裝置中無顏色變化；
（4）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(zhì)，如Cu等；
（5）過氧化鈉變成白色固體且為純凈物，根據(jù)氧化還原反應中元素化合價的變化確定生成物；
（6）NO₂與KMnO₄溶液反應生成二價的錳和硝酸根．

解答 解：（1）利用A裝置進行反應，反應過程中產(chǎn)生CO₂、NO₂兩種氣體，通過裝置B中水溶液除去NO₂并產(chǎn)生更多的NO，通過裝置E中堿石灰除去二氧化碳氣體和干燥氣體，通過裝置C中Na₂O₂吸收NO，通過裝置D中KMnO₄溶液吸收尾氣，
故答案為：A B E C D；
（2）為避免裝置中的空氣干擾物質(zhì)制備，需要把裝置中的空氣通入氮氣排凈后再進行反應，
故答案為：排盡裝置內(nèi)空氣，防止生成的 NO被O₂氧化；
（3）裝置A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，反應的化學方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；通過裝置D中KMnO₄溶液作用是檢驗 NO 是否被完全吸收，同時可防止污染環(huán)境；若NO能被Na₂O₂完全吸收，D裝置中的現(xiàn)象為 酸性高錳酸鉀溶液不褪色，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（4）根據(jù)n（Na₂O₂）=$\frac{4.68g}{78g/mol}$=0.06mol，根據(jù)2NO+Na₂O₂=2NaNO₂知，0.06mol過氧化鈉反應需要0.12molNO，根據(jù)3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO知生成0.12molNO需要0.36mol二氧化氮，根據(jù)C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O知生成0.36mol二氧化氮需要0.09molC，則C的質(zhì)量=12g/mol×0.09mol=1.08g；在B中加入Cu：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案為：1.08；Cu；
（5）過氧化鈉作氧化劑，則二氧化氮中氮元素失電子化合價升高而作還原劑，所以氮元素只能轉化為+5價，且生成物是純凈物，所以是硝酸鈉，反應方程式為2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃，
故答案為：2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃；
（6）NO₂與KMnO₄溶液反應的方程式：5NO₂+MnO₄^-+H₂O═5NO₃^-+Mn²⁺+2H⁺，
故答案為：5NO₂+MnO₄^-+H₂O═5NO₃^-+Mn²⁺+2H⁺．

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