题目内容
【题目】亚硝酸钠(NaNO2)被称为工业盐,在漂白、电镀等方面应用广泛。以木炭、浓硝酸、水和铜为原料制备亚硝酸钠的装置如图所示:
已知:室温下,①2NO+Na2O2=2NaNO2;
②3NaNO2+3HCl=3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O;
③酸性条件下,NO或NO2-都能与MnO4-反应生成NO3-和Mn2+。
请按要求回答下列问题:
(1)检査完该装置的气密性,装入药品后,实验开始前通入一段时间气体Ar,然后关闭弹簧夹,再滴加浓硝酸,加热控制B中导管均匀地产生气泡。上述操作的作用是___。
(2)B中观察到的主要现象是___;
(3)A装置中反应的化学方程式为___;
(4)D装置中反应的离子方程式___;
(5)预测C中反应开始阶段,固体产物除NaNO2外,还含有的副产物有Na2CO3和___。为避免产生这些副产物,应在B、C装置间增加装置E,则E中盛放的试剂名称为___。
(6)利用改进后的装置,将3.12gNa2O2完全转化成为NaNO2,理论上至少需要木炭___g。
【答案】排尽空气,防止生成的NO被O2氧化 红棕色气体消失,铜片溶解,溶液变蓝,导管口有无色气泡冒出 C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O 3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O NaOH 碱石灰 0.48
【解析】
A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水,装置B中是A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,硝酸和铜反应生成硝酸铜,一氧化氮和水;装置C中过氧化钠吸收一氧化氮反应生成亚硝酸钠,最后通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮,防止污染空气,
(1)一氧化氮容易与空气中的氧气反应生成二氧化氮;
(2)A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水,二氧化氮在B中与水反应生成硝酸和一氧化氮,硝酸与铜反应生成硝酸铜和一氧化氮,据此描述反应现象;
(3)A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水;
(4)酸性条件下高锰酸钾氧化一氧化氮为硝酸盐,本身被还原为锰离子,可除去未反应的NO,防止污染空气;
(5)一氧化氮中混有二氧化碳和水蒸汽,二氧化碳和过氧化钠发生的反应生成碳酸钠和氧气,水与过氧化钠反应生成氢氧化钠,为避免产生这些副产物,应除去二氧化碳和水蒸气;
(6)根据发生的反应①C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O,②3NO2+H2O=2HNO3+NO;③2NO+Na2O2→2NaNO2进行计算。
(1)A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水,装置B中是A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,硝酸和铜反应生成一氧化氮,一氧化氮易被空气中的氧气氧化,实验开始前通入一段时间气体Ar,可排尽装置内的空气,防止生成的NO被O2氧化;
故答案为:排尽空气,防止生成的NO被O2氧化;
(2)A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水,二氧化氮在B中与水反应生成硝酸和一氧化氮,硝酸与铜反应生成硝酸铜和一氧化氮,所以B中观察到的主要现象是:红棕色气体消失,铜片溶解,溶液变蓝,导管口有无色气泡冒出;
故答案为:红棕色气体消失,铜片溶解,溶液变蓝,导管口有无色气泡冒出;
(3)A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水,化学方程式为:C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O;
故答案为:C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O;
(4)D装置中高锰酸钾能除去未反应的NO,防止污染空气,高锰酸钾能氧化一氧化氮生成硝酸根,本身被还原为二价锰离子,离子方程式:3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O;
故答案为:3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O;
(5)因为一氧化氮中混有二氧化碳和水蒸汽,二氧化碳和过氧化钠发生反应生成碳酸钠和氧气,水与过氧化钠反应生成氢氧化钠,故C产物中除亚硝酸钠外,还含有副产物碳酸钠和氢氧化钠,为避免产生这些副产物,应在B、C装置间增加盛有碱石灰的装置E,碱石灰能够吸收二氧化碳和水蒸气;
故答案为:NaOH;碱石灰;
(6),根据2NO+Na2O2=2NaNO2知,0.04mol过氧化钠完全反应,需要0.08molNO,设参加反应的碳为x mol,根据C+4HNO3(浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O;知生成4x molNO2,根据3NO2+H2O=2HNO3+NO可知4x molNO2与水反应生成4xmol×
=
xnmol硝酸和
xmolNO,再根据3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可知,硝酸与铜反应生成的NO为
xmol×
=
xmol,所以
xmol+
xmol=2xmol=0.08mol,得x=0.04mol,则C的质量=12g/mol×0.04mol=0.48g,
故答案为:0.48。
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