Question

18．亞硝酸鈉是一種工業鹽，在生產、生活中應用廣泛．現用如圖所示儀器（夾持裝置已省略）及藥品，探究亞硝酸鈉與硫酸反應及生成氣體產物的成分．已知：
①NO+NO₂+2OH^-═2NO₂^-+2H₂O
②氣體液化的溫度：NO₂ 21℃、NO-152℃

（1）為了檢驗裝置A中生成的氣體產物，儀器的連接順序為（從左向右連接）：A→C→E→D→B；組裝好儀器后，接下來進行的操作是檢查裝置氣密性．
（2）關閉彈簧夾，打開分液漏斗活塞，滴入70%的硫酸后，A中產生紅棕色氣體．
①確認A中產生氣體含有NO，依據的現象是D中出現紅棕色氣體．
②裝置E的作用是冷凝使NO₂完全液化
（3）如果向D中通入過量O₂，則裝置B中發生反應的化學方程式為4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃+2H₂O．如果沒有裝置C，對實驗結論造成的影響是水蒸氣存在，會與NO₂反應產生NO，影響NO的檢驗．
（4）通過上述實驗探究過程，可得出裝置A中反應的化學方程式是2NaNO₂+H₂SO₄=Na₂SO₄+NO₂↑+NO↑+H₂O．
（5）工業生產中氮氧化物的排放會造成環境污染，可采用如下方法處理氮氧化物：
CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
則CH₄將NO₂還原為NO的熱化學方程式為：CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 本題以NaNO₂的化學性質為載體，探究亞硝酸鈉和稀硫酸反應生成氣體的成分，難點在于NO₂的存在對NO的檢驗有干擾，故檢驗NO₂后要排除NO₂氣體再檢驗NO，特別注意的是NO₂能與反應生成NO，因此氣體需要干燥，考慮到氮氧化物對環境有污染，還需要用NaOH溶液吸收進行尾氣處理，據此分析解題；
（1）根據各部分裝置的作用進行連接；
（2）根據一氧化氮和氧氣反應生成紅棕色二氧化氮氣體判斷，溫度低于二氧化氮液化溫度時，二氧化氮變成液態；
（3）氧氣過量，進入B中可理解為先生成硝酸，硝酸再與氫氧化鈉反應生成硝酸鈉和水；
（4）根據反應物和生成物寫出反應方程式；
（5）根據蓋斯定律進行計算．

解答 解：（1）C吸收水蒸氣，B尾氣處理，防止污染空氣，D檢驗NO，E冷卻二氧化氮，利用D檢驗NO，所以裝置的連接為A→C→E→D→B，組裝好儀器后，接下來進行的操作實驗是檢查裝置氣密性；
故答案為：E；D；B； 檢查裝置氣密性；
（2）①D中無色氣體變成紅色，說明含有NO氣體，故答案為：D中出現紅棕色氣體；
②二氧化氮的液化溫度是21℃，低于此溫度時，二氧化氮氣體變成液態，故答案為：冷凝使NO₂完全液化；    
（3）如果向D中通入過量O₂，則裝置B中二氧化氮、氧氣和氫氧化鈉反應生成硝酸鈉和水，其反應方程式為：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃+2H₂O，如果沒有裝置C，二氧化氮和水反應生成一氧化氮，造成干擾，
故答案為：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃+2H₂O；水蒸氣存在，會與NO₂反應產生NO，影響NO的檢驗；
（4）通過以上分析知，該反應中生成二氧化氮、一氧化氮，同時還有硫酸鈉、水生成，所以反應方程式為2NaNO₂+H₂SO₄=Na₂SO₄+NO₂↑+NO↑+H₂O，
故答案為：2NaNO₂+H₂SO₄=Na₂SO₄+NO₂↑+NO↑+H₂O；
（5）已知：①CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1
②2CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
則CH₄將NO₂還原為NO的反應CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）可以是①×2-②得到，所以△H=2×（-867kJ•mol^-1）+1160kJ•mol^-1=-574kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1．

點評 本題考查了實驗方案設計、物質的檢驗、蓋斯定律，明確物質的性質是解本題關鍵，根據實驗現象確定物質的性質，注意儀器的連接順序，為易錯點，題目難度中等．