题目内容

19．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）检查完该装置的气密性，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．上述操作的作用是排尽空气，防止生成的NO被O2氧化．
（2）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．
（3）A装置中反应的化学方程式为C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O．
（4）D装置中反应的离子方程式为3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O．
（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NaOH；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碱石灰．
（6）利用改进后的装置，将3.12g Na2O2完全转化为NaNO2，理论上至少需要木炭0.48g．

分析 A装置为C与HNO3（浓）反应生成二氧化碳与二氧化氮，二氧化氮在B中与水反应是硝酸，硝酸与Cu反应生成NO，C装置中制备NaNO2，由于二氧化碳、水蒸气与过氧化钠反应的得到碳酸钠、氢氧化钠，故需要需要除去二氧化碳，并干燥NO气体，可以在B、C之间添加成分碱石灰的装置，反应开始需要排尽装置中的空气，防止氧气将NO氧化．利用酸性高锰酸钾溶液溶液氧化未反应的NO，可以防止污染空气，由题目信息，酸性条件下，NO能与MnO4-反应生成NO3-和Mn2+．
（6）根据方程式：C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O，3NO2+H2O=2HNO3+NO，3Cu+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，2NO+Na2O2═2NaNO2进行计算，需找B装置中得到NO与C物质的量关系．

解答 解：A装置为C与HNO3（浓）反应生成二氧化碳与二氧化氮，二氧化氮在B中与水反应是硝酸，硝酸与Cu反应生成NO，C装置中制备NaNO2，由于二氧化碳、水蒸气与过氧化钠反应的得到碳酸钠、氢氧化钠，故需要需要除去二氧化碳，并干燥NO气体，可以在B、C之间添加成分碱石灰的装置，反应开始需要排尽装置中的空气，防止氧气将NO氧化．利用酸性高锰酸钾溶液溶液氧化未反应的NO，可以防止污染空气，验证NO的还原性．
（1）利用氩气排尽空气，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）二氧化氮在B中与水反应是硝酸，硝酸与Cu反应生成硝酸铜与NO，观察到的现象为：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，
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）C与HNO3（浓）反应生成二氧化碳与二氧化氮，反应方程式为：C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O，
故答案为：C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O；
（4）由题目信息，酸性条件下，NO能与MnO4-反应生成NO3-和Mn2+，反应离子方程式为：3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O，
故答案为：3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O；
（5）二氧化碳、水蒸气与过氧化钠反应的得到碳酸钠、氢氧化钠，可以在B、C之间添加成分碱石灰的装置，吸收除去二氧化碳，并干燥NO气体，
故答案为：NaOH；碱石灰；
（6）n（Na2O2）=$\frac{3.12g}{78g/mol}$=0.04mol，根据2NO+Na2O2=2NaNO2知，0.04mol过氧化钠反应需要0.08molNO，设参加反应的碳为 nmol，根据C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O知，生成4nmolNO2，根据3NO2+H2O=2HNO3+NO，可知4nmolNO2与水反应生成4nmol×$\frac{2}{3}$=$\frac{8}{3}$nmol硝酸和$\frac{4}{3}$nmolNO，再根据3Cu+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O可知，硝酸与铜反应生成的NO为$\frac{8}{3}$nmol×$\frac{2}{3}$=$\frac{2}{3}$nmol，所以$\frac{4}{3}$nmol+$\frac{2}{3}$nmol=2nmol=0.08mol，可得n=0.04mol，则需要碳的质量=12g/mol×0.04mol=0.48g，
故答案为：0.48．

点评 本题考查物质制备实验方案的设计，涉及对原理与装置的分析评价、信息获取与迁移运用、化学计算等，（6）中计算为易错点、难点，关键是根据方程式需找B装置中得到NO与碳的物质的量关系．

练习册系列答案
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9．用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的是（　　）
A．用图1装置分离乙醇和乙酸B．用图2装置制取氨气
C．用图3装置进行氨气的喷泉实验D．用图4装置进行石油的分馏实验
10．下列有关叙述中正确的是（　　）
A．溶液中大量共存：Na+、Ba2+、Cl-、CO32-
B．无色溶液中能大量共存：NH4+、Fe3+、SO42-、CI-
C．氢氧化铁跟硫酸反应的离子方程式是：3H++Fe（OH）3═Fe3++3H2O
D．碳酸氢钠溶液跟氢氧化钠反应的离子方程式是：HCO3-+OH-═H2O+CO2↑
7．FeCl3在现代工业生产中应用广泛．某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S．经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华．他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检验装置的气密性；
②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；
④…
⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的H2赶尽Cl2，将收集器密封．
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的化学方程式为2Fe+3Cl2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl3．
（2）步骤③加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端，要使沉积的FeCl3进入收集器，步骤④操作是在沉积的FeCl3固体下方加热．
（3）装置B中冷水浴的作用为冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品；
（4）装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂是KMnO4溶液或K3[Fe（CN）6]溶液．
（5）在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂．
（6）该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫FeCl3与H2S反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+．
14．在某一恒温恒容的密闭容器中发生如下反应：3H2（g）+N2（g）?2NH3（g）△H＜O．t1时刻到达平衡后，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：KⅠ＜KⅡ
B．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，NH3的体积分数：Ⅰ＜Ⅱ
C．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志：气体密度不再发生变化
D．t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加H2和N2混合气
4．三氯氢硅（SiHCl3）是生产多晶硅的主要原料．由粗硅制三氯氢硅的反应如下：
反应的热化学方程式平衡常数（300℃）
主反应Si（s）+3HCl（g）?SiHCl3（g）+H2（g）△H=-210kJ•mol-1K1（mol•L-1）-1
副反应Si（s）+4HCl（g）?SiHCl4（g）+2H2（g）△H=-240kJ•mol-1K2（mol•L-1）-1
回答下列问题：
（1）写出SiHCl3的结构式．
（z） SiHCl3，在NaOH溶液中剧烈反应放出H2，该反应的化学方程式为SiHCl3+5NaOH=3NaCl+Na2SiO3+H2↑+2H2O．
（3）硅的平衡转化率与投料比$\frac{n（HCl）}{n（Si）}$的关系如图，则图中温度T1、T2、T3的大小顺序为T1＞T2＞T3．
（4）平衡时，$\frac{c（SiHC{l}_{3}）}{c（SiC{l}_{4}）}$的值a随着$\frac{c（{H}_{2}）}{c（HCl）}$的值b的变化而变化．则$\frac{a}{b}$=K1/K2（用含Kl、K2的代数式表示）；根据关系式，工业上用H2适当稀释HCl来提高SiHCl3的纯度． 请用平衡移动原理加以解释通入H2后两个平衡均逆向移动，但对副反应影响更大，所得产物中副产物
的含量减小，所以SiHCl3的纯度提高．
（5）也可用H2还原SiCl4来制取SiHCl3．300℃时该反应的热化学方程式为H2（g）+SiCl4（g）=SiHCl3（g）+HCl（g）△H=+30kJ•mol-1．
11．在一定条件下，将A和B各0.32mol充入10L的恒容密闭容器中，发生如下反应：A（g）+B（g）═2C（g）△H＜0．反应过程中测定的数据如下表，下列说法正确的是（　　）
t/min02479
n（B）/mol0.320.240.220.200.20
A．其他条件不变，向平衡体系中再充入0.32molA，再达到新平衡时，B的转化率增大
B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前ν（逆）＞ν（正）
C．其他条件不变，起始时向容器中充入0.64molA和B，平衡时，n（C）＜0.48mol
D．反应前2min的平均速率ν（C）=0.004mol•（L•min）-1
8．实验室保存下列物质的方法中，不正确的是（　　）
A．少量金属钠保存在煤油里
B．浓硫酸存放在广口试剂瓶中
C．FeSO4溶液存放在加有少量铁粉的试剂瓶中
D．氯水应装在棕色细口瓶中密封避光保存
9．在A、B两个烧杯的溶液中，共含有Fe2+、Na+、H+、NO3-、Cl-、OH-6种离子，已知B烧杯为无色溶液，含有大量的其中三种离子，则A烧杯的溶液中含有大量的另外三种离子是（　　）
A．NO${\;}_{3}^{-}$、OH-、Cl-B．Fe2+、OH-、NO${\;}_{3}^{-}$
C．Fe2+、H+、Cl-D．Na+、H+、OH-

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