Question

11．NaNO₂被稱為工業鹽，在漂白、電鍍等方面應用廣泛，已知室溫下，2NO+Na₂O₂?2NaNO₂；制備NaNO₂的裝置如圖所示（部分夾持裝置略）．
另知：①3NaNO₂+3HCl?3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O；②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）檢查完裝置的氣密性，裝入藥品后，實驗開始前先通入一段時間氣體X，X的化學式為N₂，然后關閉彈簧頭，再滴入濃硝酸，加熱控制B中導管均勻且緩慢冒出的氣泡．
（2）A燒瓶中反應的化學方程式：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（3）觀察到裝置B中的主要現象有：紅棕色消失，導管口有無色氣泡冒出，銅片溶解，溶液變藍．
（4）預測C中反應開始階段，產物除NaNO₂外，還含有的副產物有Na₂CO₃、NaOH．欲檢驗C中產物所含鈉鹽種類，請設計環保且簡約的方案，并描述預期的現象和結論：取少量樣品于試管中，向其中滴加酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液褪色，證明有亞硝酸鈉，若有使澄清石灰水變渾濁的氣體產生，證明有碳酸鈉．為避免產生這些副產物，應在B、C裝置間增加裝置E，請在右方框中畫出裝置E的簡圖，并注明其盛放的藥品名稱．
（5）利用改進后的裝置，將3.12gNa₂O₂完全轉化成為NaNO₂，理論上至少需要木炭0.72g．

Answer 1

分析 A中是濃硝酸和碳加熱發生的反應，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，硝酸和銅反應生成硝酸銅，一氧化氮和水；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）一氧化氮容易與空氣中的氧氣反應生成二氧化氮；
（2）A中濃硝酸和碳加熱發生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水；
（3）A中濃硝酸和碳加熱發生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，二氧化氮在B中與水反應生成硝酸和一氧化氮，硝酸與銅反應生成硝酸銅和一氧化氮，據此描述反應現象；
（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；為避免產生這些副產物，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）根據發生的反應①C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，②3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；③2NO+Na₂O₂→2NaNO₂進行計算．

解答 解：（1）A中是濃硝酸和碳加熱發生的反應，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，為防止裝置中空氣中的氧氣氧化生成的一氧化氮，應先通入氮氣排盡裝置內的空氣，故答案為：N₂；
（2）A中濃硝酸和碳加熱發生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，化學方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（3）A中濃硝酸和碳加熱發生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，二氧化氮在B中與水反應生成硝酸和一氧化氮，硝酸與銅反應生成硝酸銅和一氧化氮，所以會看到的現象為：紅棕色消失，導管口有無色氣泡冒出，銅片溶解，溶液變藍，故答案為：紅棕色消失，導管口有無色氣泡冒出，銅片溶解，溶液變藍；
（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產物中除亞硝酸鈉外還含有副產物碳酸鈉和氫氧化鈉，驗證操作為：取少量樣品于試管中，向其中滴加酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液褪色，證明有亞硝酸鈉，若有使澄清石灰水變渾濁的氣體產生，證明有碳酸鈉；為避免產生這些副產物，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，圖為，
故答案為：Na₂CO₃、NaOH；取少量樣品于試管中，向其中滴加酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液褪色，證明有亞硝酸鈉，若有使澄清石灰水變渾濁的氣體產生，證明有碳酸鈉；；
（5）根據①C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，②3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；③2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，則有C～4NO₂～$\frac{4}{3}$NO～$\frac{2}{3}$Na₂O₂～$\frac{4}{3}$NaNO₂，所以1.56g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$\frac{3.12g}{78g/mol}$×$\frac{3}{2}$×12g/mol=0.72g，故答案為：0.72．

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．