Question

某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料，想利用一氯化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠．设计装置如下：（忽略装置中空气的影响）

请回答下列问题：
（1）装置A的试管中发生反应的化学方程式是______．
（2）猜测B中可以观察的主要现象是______．C瓶出来的气体是______．
（3）已知：①室温下存在反应3HNO₂=HNO₃+2NO↑+H₂；②在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn²⁺且无气体生成．写出检验D中产物是亚硝酸钠的方法：______．
（4）E装置的作用是______．
（5）同学们经过讨论认为上述装置仍有缺陷，为避免D管中生成NaOH，你认为应该进行的改进是______．

Answer 1

解：（1）A装置为C与HNO₃（浓）反应制取NO₂，反应方程式为C+4HNO₃（浓）CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
故答案为：C+4HNO₃（浓）CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O
（2）A中产生的NO₂，进入B中与水反应生成硝酸，硝酸再与铜反应，方程式为 3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（HO₃）₂+2NO↑+
4H₂O，所以，溶液逐渐变蓝．即使有未反应完全的NO₂，被C中NaOH吸收，从C中出来的气体为NO．
故答案为：溶液逐渐变蓝；NO
（3）根据题目给的信息可知：①常温下HNO₂不稳定；②在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn²⁺，使溶液紫色褪去，据此设计方案．
方法I：将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠．反应的离子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O
方法II：将生成物置于试管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠，反应的离方程式是5 NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5 NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂o
故答案为：
方法I：将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠．
方法II：将生成物置于试管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠；
（4）D中可能有未反应完全的NO，NO有毒气体，不能直接排放到空气中，通过E装置吸收，以免污染空气．
故答案为：吸收D中未反应完的NO，以免污染空气
（5）过氧化钠与水反应生成NaOH，进入D管气体应干燥，故应在C、D之间增加一个盛浓硫酸的洗气瓶（或装无水CaCl₂的干燥管）
故答案为：在C、D之间增加一个盛浓硫酸的洗气瓶（或装无水CaCl₂的干燥管）
分析：（1）A装置为C与HNO₃（浓）反应；
（2）A中产生的NO₂，进入B中与水反应生成硝酸，硝酸再溶解铜；即使有未反应完全的NO₂，被C中NaOH吸收；
（3）根据题目给的信息可知：①常温下HNO₂不稳定；②在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn²⁺，使溶液紫色褪去．据此设计；
（4）有毒气体，不能直接排放到空气中；
（5）过氧化钠与水反应，进入D管气体应干燥．
点评：本题为综合探究实验题，首先要明确该实验的目的，然后围绕该实验目的，分析题给实验装置中可能涉及的反应原理及装置作用，最后紧扣题意回答有关的问题．