Question

7．某化學(xué)興趣小組以木炭和濃硝酸為起始原料，探究一氧化氮與過氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉．設(shè)計裝置如下（忽略裝置中空氣的影響）．已知：酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn²⁺且無氣體生成．請回答下列問題：

（1）組裝好儀器后，必須進(jìn)行的一項(xiàng)操作是檢查裝置的氣密性；
（2）裝置A的試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O ；
（3）試寫出檢驗(yàn)D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉的方法：將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉（或?qū)⑸�成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉）；
（4）裝置D中除生成NaNO₂外，還有另一種固態(tài)物質(zhì)Y，Y的化學(xué)式是NaOH；可以通過適當(dāng)改進(jìn)，不產(chǎn)生Y物質(zhì)，請你提出改進(jìn)方法：用裝有堿石灰的干燥管代替C裝置；
（5）將1.56g過氧化鈉完全轉(zhuǎn)化成為亞硝酸鈉，理論上至少需要木炭0.36g．

Answer 1

分析 以木炭和濃硝酸為起始原料，探究一氧化氮與過氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉，由圖可知，組裝好儀器后，先檢查裝置的氣密性，A中發(fā)生C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，B中二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，然后Cu與硝酸反應(yīng)生成NO，C中利用NaOH溶液吸收二氧化碳，在D中NO與過氧化鈉反應(yīng)生成亞硝酸鈉，可能還發(fā)生水與過氧化鈉的反應(yīng)生成NaOH，結(jié)合信息在酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn²⁺且無氣體生成，可知X吸收亞硝酸，以此來解答．
（1）組裝好儀器后，必須進(jìn)行的一項(xiàng)操作是檢查裝置的氣密性；
（2）碳單質(zhì)和濃硝酸加熱反應(yīng)生成二氧化氮、二氧化碳和水；
（3）酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn²⁺且無氣體生成，檢驗(yàn)亞硝酸鈉，可以將其在酸性溶液中溶解產(chǎn)生一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，也可以將其與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)；
（4）氣體經(jīng)過溶液會帶出水蒸氣，水和過氧化鈉反應(yīng)會產(chǎn)生氫氧化鈉，用裝有堿石灰的干燥管代替C裝置可除水；
（5）n（Na₂O₂）=$\frac{1.56g}{78g/mol}$=0.02mol，根據(jù)2NO+Na₂O₂=2NaNO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO、C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O計算需要C的質(zhì)量．

解答 解：（1）該實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑椋阂阅咎亢蜐庀跛釣槠鹗荚�料，探究一氧化氮與過氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉，因有氣體參與反應(yīng)且反應(yīng)中需制備氣體，所以組裝好儀器后，必須進(jìn)行的一項(xiàng)操作是檢查裝置的氣密性，
故答案為：檢查裝置的氣密性；
（2）裝置A的試管中碳和濃硝酸反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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）根據(jù)所給信息可知，若檢驗(yàn)亞硝酸鈉，可以將其在酸性溶液中溶解產(chǎn)生一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，也可以將其與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，則方法為將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉（或?qū)⑸�成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉），
故答案為：將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體并在液面上方變?yōu)榧t棕色，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉（或?qū)⑸�成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產(chǎn)物是亞硝酸鈉）；
（4）由于NO通過氫氧化鈉溶液進(jìn)入D裝置時會帶入水蒸氣，根據(jù)原子守恒可知，生成的固體物質(zhì)應(yīng)該還有NaOH；若要避免生成NaOH，應(yīng)該除去水蒸氣，則改進(jìn)方法為用裝有堿石灰的干燥管代替C裝置，
故答案為：NaOH；用裝有堿石灰的干燥管代替C裝置；
（5）n（Na₂O₂）=$\frac{1.56g}{78g/mol}$=0.02mol，根據(jù)2NO+Na₂O₂=2NaNO₂知，0.02mol過氧化鈉反應(yīng)需要0.04molNO，根據(jù)3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO知生成0.04molNO需要0.12mol二氧化氮、根據(jù)C+4HNO₃（濃） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O知生成0.12mol二氧化氮需要0.03molC，則C的質(zhì)量=12g/mol×0.03mol=0.36g，
故答案為：0.36．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的評價及實(shí)驗(yàn)裝置的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握裝置的作用、氣體的制備實(shí)驗(yàn)等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意碳、氮族元素化合物知識的綜合應(yīng)用，題目難度中等．