Question

某化學課外活動小組通過實驗探究NO2的性質。已知：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。

任務1：利用如圖所示裝置探究NO2能否被NH3還原(K1、K2均為止水夾，夾持裝置已略去)。

 

(1)E裝置中制取NO2的化學反應方程式是____________________________

____________________________________________。

(2)若NO2能夠被NH3還原，預期在C裝置中觀察到的現象是________________________________________________________________。

(3)實驗過程中，未能觀察到C裝置中的預期現象。該小組同學從反應原理的角度分析了原因，認為有以下三種可能：

①NH3還原性較弱，不能將NO2還原；

②在此條件下，NO2的轉化率極低；

③______________________________________________________________。

(4)此實驗裝置中一個明顯的缺陷是__________________________________。

任務2：探究NO2能否與Na2O2發生氧化還原反應。

(5)實驗前，該小組同學提出三種假設。

假設1：二者不反應；

假設2：NO2能被Na2O2氧化；

假設3：________________________________________________________。

(6)為了驗證假設2，該小組同學選用任務1中的B、D、E裝置，將B中的藥品更換成Na2O2，另選F裝置(如圖所示)，重新組裝進行實驗。

 

①裝置的合理連接順序是(某些裝置可以重復使用)________。

②實驗過程中，B裝置中的粉末由淡黃色逐漸變成白色。經檢驗，該白色物質為純凈物，且無其他物質生成。推測B裝置中發生反應的化學方程式為__________________________________

 

Answer 1

(1)Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(2)C裝置中混合氣體的顏色變淺　(3)在此條件下，該反應的化學反應速率極小　(4)缺少尾氣吸收裝置　(5)NO2能被Na2O2還原(其他合理答案也可)

(6)①EDBDF　②2NO2＋Na2O2=2NaNO3

【解析】(1)E中濃硝酸與銅片發生反應生成NO2：Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。(2)裝置A用于制備NH3，NH3被堿石灰干燥后進入裝置C中，裝置E中生成的NO2經無水CaCl2干燥后也進入裝置C中，由于NO2具有氧化性，NH3具有還原性，若NO2能被NH3還原，則在裝置C中發生的反應為6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O，隨著紅棕色的NO2被消耗，裝置C中混合氣體的顏色逐漸變淺。(3)該同學是從反應原理探究NO2與NH3的反應，若在實驗過程中，未能觀察到C裝置中的預期現象，需從二者是否能發生反應、能反應但NO2的轉化率很低或者能反應但反應速率很小，短時間內NO2的消耗量很少，短時間內看不到明顯的現象。(4)由于多余的NH3、NO2會從裝置C中豎放的玻璃管中逸出，從而會對環境造成影響，所以該實驗需在裝置C中豎放的玻璃管處連接一個尾氣處理裝置。(5)根據價態分析，NO2中氮元素處于中間價態，既有氧化性，又有還原性，Na2O2中的O元素也是處于中間價態，也具有氧化性和還原性，所以假設3應該是NO2能被Na2O2還原(或NO2能氧化Na2O2)。(6)①選擇E裝置制備NO2，選擇D裝置干燥NO2，選擇B裝置盛放Na2O2，選擇F裝置進行尾氣處理，為防止F裝置中的少量水蒸氣對反應產生干擾，最好在B、F裝置之間再加裝D裝置，故裝置連接順序為E→D→B→D→F。②假設2是NO2能被Na2O2氧化，根據B裝置中的實驗現象“粉末由淡黃色逐漸變成白色”，說明Na2O2與NO2發生了反應，NO2為還原劑，分子中N元素的化合價升高至＋5，反應產物又只有一種，推知為NaNO3，推測B裝置中發生反應的化學方程式為2NO2＋Na2O2=2NaNO3。