Question

15．治理氮氧化物（NOx）的污染是化学研究的重要课题之一．NO能被灼烧的铁粉还原为N₂，同时生成同时生成FeO，利用下列装置模拟该反应．

已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能与NO₂反应，不与NO反应．
（1）上述装置接口的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d（按气流方向，用小写字母表示）．
（2）装置D的作用是除去挥发出的HNO₃、NO₂等酸性气体．
（3）装置E中反应的化学方程式为2NO+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeO+N₂．
（4）打开分液漏斗活塞，烧瓶中观察到的实验现象有反应开始时，铜片表面出现无色气泡，铜片逐渐变小，烧瓶上部空间由无色逐渐变为浅红棕色，随着反应的进行又逐渐变为无色；烧瓶中溶液由无色变为浅蓝色．
（5）实验室常用NaOH溶液吸收多余的氮氧化物（NO_x）：NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．设计实验验证产物NaNO₂既有氧化性又有还原性．
限选试剂：稀硫酸、KI-淀粉溶液、双氧水、酸性高锰酸钾溶液

实验步骤	实验操作	现象	实验结论
1	①	②	NaNO2具有氧化性
2	③	④	NaNO2具有还原性

（6）最终得到的亚硝酸钠（NaNO₂）外观与食盐非常相似，毒性较强．
已知①K_sp（AgNO₂）=2.0×10^-8，K_sp（AgCl）=1.8×10^-10；
②K_a（HNO₂）=5.1×10^-4．
若鉴别NaNO₂和NaCl两种固体，实验方法是分别取两种固体样品少量于试管中加水溶解，再分别滴加酚酞试液，变红的为NaNO₂（试剂自选）．

Answer 1

分析 根据实验原理利用NO被灼热的铁粉还原为N₂，同时生成FeO，所以首先应制备纯净的干燥的NO，利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸和水蒸气气体，则先通过装置D除去挥发出的HNO₃等酸性气体，然后再通过F干燥，得到纯净的干燥的NO进入E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，又因为NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO₂，所以最终先通过B氧化NO，后再通过C吸收，据此分析解答（1）～（4）；
（5）说明 NO₂^-有氧化性，则N元素的化合价降低，在酸性条件下，与还原剂KI反应即可；说明 NO₂^-有还原性，则N元素的化合价升高，与氧化剂KMnO₄反应即可；
（6）可以根据二者的酸碱性不同鉴别．

解答 解：（1）根据以上分析，先制备NO→除硝酸气体→除水蒸气→氧化铁粉→氧化多余的NO→NaOH溶液吸收，所以上述装置接口的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d；
故答案为：f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d；
（2）装置D的作用是除去挥发出的HNO₃、NO₂等酸性气体；
故答案为：除去挥发出的HNO₃、NO₂等酸性气体；
（3）装置E中NO被灼热的铁粉还原为N₂，同时生成FeO，反应的化学方程式为2NO+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeO+N₂；
故答案为：2NO+2Fe$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeO+N₂；
（4）打开分液漏斗活塞，铜与稀硝酸反应生成NO，由于液面上方有空气，所以开始生成的NO遇空气就会变成浅红棕色NO₂，而后来空气排净，又逐渐变为无色，烧瓶中溶液生成铜离子由无色变为浅蓝色，所以烧瓶中观察到的实验现象有反应开始时，铜片表面出现无色气泡，铜片逐渐变小；烧瓶上部空间由无色逐渐变为浅红棕色，随着反应的进行又逐渐变为无色；烧瓶中溶液由无色变为浅蓝色；
故答案为：反应开始时，铜片表面出现无色气泡，铜片逐渐变小，烧瓶上部空间由无色逐渐变为浅红棕色，随着反应的进行又逐渐变为无色；烧瓶中溶液由无色变为浅蓝色；
（5）说明 NO₂^-有氧化性，则N元素的化合价降低，在酸性条件下，与还原剂KI反应，所以选择的试剂为KI-淀粉溶液、稀硫酸，观察到溶液变蓝现象，证明其具有氧化性，故操作为：取适量NaNO₂溶液，依次加入少许KI-淀粉溶液、稀硫酸，现象为：溶液变蓝；
说明 NO₂^-有还原性，则N元素的化合价升高，与氧化剂KMnO₄反应，验证方法为：取适量NaNO₂溶液，滴加少许酸性KMnO₄溶液，观察到溶液褪色，证明其具有还原性；
故答案为：①取适量NaNO₂溶液，依次加入少许KI-淀粉溶液、稀硫酸；
②溶液变蓝；
③取适量NaNO₂溶液，滴加少许酸性高锰酸钾溶液；
④溶液褪色；
（6）NaNO₂为强碱弱酸盐，溶液显碱性，NaCl溶液显中性，故可选择酚酞鉴别，方法为：分别取两种固体样品少量于试管中加水溶解，再分别滴加酚酞试液，变红的为NaNO₂；
故答案为：分别取两种固体样品少量于试管中加水溶解，再分别滴加酚酞试液，变红的为NaNO₂．

点评 本题考查了NO的制取、净化、性质和尾气处理以及氧化还原反应，试题较为综合，为高频考点，把握习题中的信息及注意NO尾气的吸收问题，试题侧重考查学生灵活应用基础知识的能力，题目难度不大．