Question

14．治理氮氧化物（NO_x）的污染是化學(xué)研究的重要課題之一．
I．NO能被灼熱的鐵粉還原為N₂，同時(shí)生成FeO，利用下列裝置模擬該反應(yīng)．

已知：①濃硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能與NO₂反應(yīng)，不與NO反應(yīng)．
（1）上述裝置接口的連接順序?yàn)閍→f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d（按氣流方向，用小寫字母表示）．
（2）裝置D的作用是除去揮發(fā)出的HNO₃等酸性氣體．
（3）裝置E中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeO+N₂．
（4）打開分液漏斗活塞，燒瓶中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有反應(yīng)開始時(shí)，銅片表面出現(xiàn)無色氣泡，銅片逐漸變小，燒瓶上部空間由無色逐漸變?yōu)闇\紅棕色，隨著反應(yīng)的進(jìn)行又逐漸變?yōu)闊o色；燒瓶中溶液由無色變?yōu)闇\藍(lán)色．
II．實(shí)驗(yàn)室常用NaOH溶液吸收多余的氮氧化物（NO_x）：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)物NaNO₂既有氧化性又有還原性．
限選試劑：稀硫酸、KI-淀粉溶液、雙氧水、酸性KMnO₄溶液
（5）取適量NaNO₂溶液，加入KI-淀粉溶液、稀硫酸，觀察到溶液變藍(lán)現(xiàn)象，證明其具有氧化性．
（6）參照（5），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明NaNO₂有還原性取適量NaNO₂溶液，滴加少許酸性KMnO₄溶液，觀察到溶液褪色，證明其具有還原性．

Answer 1

分析 I．根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理利用NO被灼熱的鐵粉還原為N₂，同時(shí)生成FeO，所以首先應(yīng)制備純凈的干燥的NO，利用銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO，由于硝酸具有揮發(fā)性，所以制得的NO中會(huì)混有硝酸和水蒸氣氣體，則先通過裝置D除去揮發(fā)出的HNO₃等酸性氣體，然后再通過F干燥，得到純凈的干燥的NO進(jìn)入E中與鐵粉反應(yīng)，最后處理多余的NO，又因?yàn)镹aOH溶液不與NO反應(yīng)，而濃硝酸可氧化NO生成NO₂，所以最終先通過B氧化NO，后再通過C吸收，據(jù)此分析解答；
II．（5）說明 NO₂^-有氧化性，則N元素的化合價(jià)降低，在酸性條件下，與還原劑KI反應(yīng)即可；
（6）說明 NO₂^-有還原性，則N元素的化合價(jià)升高，與氧化劑KMnO₄反應(yīng)即可．

解答 解：I．（1）根據(jù)以上分析，先制備NO→除硝酸氣體→除水蒸氣→氧化鐵粉→氧化多余的NO→NaOH溶液吸收，所以上述裝置接口的連接順序?yàn)閍→f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d，故答案為：f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d；
（2）裝置D的作用是除去揮發(fā)出的HNO₃等酸性氣體，故答案為：除去揮發(fā)出的HNO₃等酸性氣體；
（3）裝置E中NO被灼熱的鐵粉還原為N₂，同時(shí)生成FeO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeO+N₂，故答案為：2NO+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeO+N₂；
（4）打開分液漏斗活塞，銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO，由于液面上方有空氣，所以開始生成的NO遇空氣就會(huì)變成淺紅棕色NO₂，而后來空氣排凈，又逐漸變?yōu)闊o色，燒瓶中溶液生成銅離子由無色變?yōu)闇\藍(lán)色，所以燒瓶中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有反應(yīng)開始時(shí)，銅片表面出現(xiàn)無色氣泡，銅片逐漸變��；燒瓶上部空間由無色逐漸變?yōu)闇\紅棕色，隨著反應(yīng)的進(jìn)行又逐漸變?yōu)闊o色；燒瓶中溶液由無色變?yōu)闇\藍(lán)色，
故答案為：反應(yīng)開始時(shí)，銅片表面出現(xiàn)無色氣泡，銅片逐漸變小，燒瓶上部空間由無色逐漸變?yōu)闇\紅棕色，隨著反應(yīng)的進(jìn)行又逐漸變?yōu)闊o色；燒瓶中溶液由無色變?yōu)闇\藍(lán)色；
II．（5）說明 NO₂^-有氧化性，則N元素的化合價(jià)降低，在酸性條件下，與還原劑KI反應(yīng)，所以選擇的試劑為KI-淀粉溶液、稀硫酸，觀察到溶液變藍(lán)現(xiàn)象，證明其具有氧化性，故答案為：KI-淀粉溶液、稀硫酸；溶液變藍(lán)；
（6）說明 NO₂^-有還原性，則N元素的化合價(jià)升高，與氧化劑KMnO₄反應(yīng)，驗(yàn)證方法為：取適量NaNO₂溶液，滴加少許酸性KMnO₄溶液，觀察到溶液褪色，證明其具有還原性，故答案為：取適量NaNO₂溶液，滴加少許酸性KMnO₄溶液，觀察到溶液褪色，證明其具有還原性．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了NO的制取、凈化、性質(zhì)和尾氣處理以及氧化還原反應(yīng)，試題較為綜合，為高頻考點(diǎn)，把握習(xí)題中的信息及注意NO尾氣的吸收問題，試題側(cè)重考查學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，題目難度不大．