Question

【題目】亞硝酸鈉(NaNO2)被稱為工業(yè)鹽，在漂白、電鍍等方面應用廣泛。以木炭、濃硝酸、水和銅為原料制備亞硝酸鈉的裝置如圖所示：

已知：室溫下，①2NO+Na2O2=2NaNO2；

②3NaNO2+3HCl=3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O；

③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）檢査完該裝置的氣密性，裝入藥品后，實驗開始前通入一段時間氣體Ar，然后關(guān)閉彈簧夾，再滴加濃硝酸，加熱控制B中導管均勻地產(chǎn)生氣泡。上述操作的作用是___。

（2）B中觀察到的主要現(xiàn)象是___；

（3）A裝置中反應的化學方程式為___；

（4）D裝置中反應的離子方程式___；

（5）預測C中反應開始階段，固體產(chǎn)物除NaNO2外，還含有的副產(chǎn)物有Na2CO3和___。為避免產(chǎn)生這些副產(chǎn)物，應在B、C裝置間增加裝置E，則E中盛放的試劑名稱為___。

（6）利用改進后的裝置，將3.12gNa2O2完全轉(zhuǎn)化成為NaNO2，理論上至少需要木炭___g。

Answer 1

【答案】排盡空氣，防止生成的NO被O2氧化 紅棕色氣體消失，銅片溶解，溶液變藍，導管口有無色氣泡冒出 C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O 3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O NaOH 堿石灰 0.48

【解析】

A中濃硝酸和碳在加熱的條件下發(fā)生反應生成二氧化氮、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；裝置C中過氧化鈉吸收一氧化氮反應生成亞硝酸鈉，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中濃硝酸和碳在加熱的條件下發(fā)生反應生成二氧化氮、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(jù)此描述反應現(xiàn)象；
（3）A中濃硝酸和碳在加熱的條件下發(fā)生反應生成二氧化氮、二氧化碳和水；
（4）酸性條件下高錳酸鉀氧化一氧化氮為硝酸鹽，本身被還原為錳離子，可除去未反應的NO，防止污染空氣；
（5）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(fā)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(chǎn)生這些副產(chǎn)物，應除去二氧化碳和水蒸氣；
（6）根據(jù)發(fā)生的反應①C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O，②3NO2+H2O=2HNO3+NO；③2NO+Na2O2→2NaNO2進行計算。

（1）A中濃硝酸和碳在加熱的條件下發(fā)生反應生成二氧化氮、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，硝酸和銅反應生成一氧化氮，一氧化氮易被空氣中的氧氣氧化，實驗開始前通入一段時間氣體Ar，可排盡裝置內(nèi)的空氣，防止生成的NO被O2氧化；

故答案為：排盡空氣，防止生成的NO被O2氧化；
（2）A中濃硝酸和碳在加熱的條件下發(fā)生反應生成二氧化氮、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B中觀察到的主要現(xiàn)象是：紅棕色氣體消失，銅片溶解，溶液變藍，導管口有無色氣泡冒出；
故答案為：紅棕色氣體消失，銅片溶解，溶液變藍，導管口有無色氣泡冒出；
（3）A中濃硝酸和碳在加熱的條件下發(fā)生反應生成二氧化氮、二氧化碳和水，化學方程式為：C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O；

故答案為：C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O；

（4）D裝置中高錳酸鉀能除去未反應的NO，防止污染空氣，高錳酸鉀能氧化一氧化氮生成硝酸根，本身被還原為二價錳離子，離子方程式：3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O；
故答案為：3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O；
（5）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(fā)生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(chǎn)物中除亞硝酸鈉外，還含有副產(chǎn)物碳酸鈉和氫氧化鈉，為避免產(chǎn)生這些副產(chǎn)物，應在B、C裝置間增加盛有堿石灰的裝置E，堿石灰能夠吸收二氧化碳和水蒸氣；
故答案為：NaOH；堿石灰；
（6），根據(jù)2NO+Na2O2=2NaNO2知，0.04mol過氧化鈉完全反應，需要0.08molNO，設(shè)參加反應的碳為x mol，根據(jù)C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O；知生成4x molNO2，根據(jù)3NO2+H2O=2HNO3+NO可知4x molNO2與水反應生成4xmol×=xnmol硝酸和xmolNO，再根據(jù)3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可知，硝酸與銅反應生成的NO為xmol×=xmol，所以xmol+xmol=2xmol=0.08mol，得x=0.04mol，則C的質(zhì)量=12g/mol×0.04mol=0.48g，
故答案為：0.48。