Question

9．Na₂O₂是强氧化剂，也是航天航空、水下作业的供氧剂．
（1）Na₂O₂作供氧剂时，主要与人呼出的CO₂反应，写出该反应的化学方程式，并用双线桥标明电子转移的方向和数目．
（2）航空和水下作业有时也会产生污染性气体，某学习小组欲探究Na₂o₂能否完全吸收氮氧化物、硫氧化物等污染性气体，设计了如下装置（未画完）：

【资料信息】①酸性条件下，NO和NO₂都能与MnO₄^-（H^+）反应生成NO₃^-和Mn²⁺
②稀硝酸与Cu反应缓慢   ③2NO+Na₂O₂=2NaNO₂
请在答题卷方框内补充完整装置示意图，并做必要标注．补充装置的作用是检验污染气体是否完全被Na₂O₂吸收，同时可防止污染气体排放到空气中．
（3）该学习小组中甲、乙、丙三位同学设计实验如下，完成表中空格（乙和丙同学对装置和试剂上进行了优化）：

实验学生	实验操作	现象与结论
甲	滴入浓硝酸前，需先打开弹簧夹，通入一段时间N2，目的是将装置中的空气排出．关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，加入适量浓硝酸后关闭活塞．	酸性高锰酸钾溶液不褪色，说明Na2O2能完全吸收NO，
乙	去掉装置B，直接将A、C装置相连．打开分液漏斗活塞，加入适量浓硝酸后关闭活塞．	与甲同学现象相似，说明Na2O2能完全吸收NO2
丙	在乙同学装置的基础上，将A装置中浓硝酸换成浓硫酸，并进行加热，（或将分液漏斗中的试剂换为浓硫酸，将铜换为亚硫酸钠粉末），打开分液漏斗活塞，加入适量试剂后关闭活塞．	与甲同学现象相似，说明Na2O2能完全吸收NO2

写出乙同学实验中D装置发生的化学方程式2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃．

Answer 1

分析 （1）Na₂O₂中O元素化合价为-1价，在反应2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂中，只有O元素化合价发生变化，O元素化合价分别由-1价降低到-2价、升高到0价，反应中Na₂O₂既是氧化剂又是还原剂，O₂为氧化产物，Na₂CO₃为还原产物，该反应中转移2e^-；
（2）探究Na₂o₂能否完全吸收氮氧化物、硫氧化物等污染性气体，A装置：铜和浓硝酸反应，和稀硝酸反应，由于一氧化氮在空气中容易被氧化为二氧化氮，故需先通入氮气，将装置中的空气排出，B装置：铜和、稀硝酸反应，C干燥一氧化氮，D装置：NO与Na₂O₂反应，需补充的装置应为检验氮氧化物是否被反应完全的装置，同时可防止污染气体排放到空气中；
（3）甲：一氧化氮在空气中容易被氧化为二氧化氮，需排出装置中的空气，乙：去掉装置B，直接将A、C装置相连，丙，铜和浓硫酸反应可制取二氧化硫，或浓硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，乙同学实验中D装置发生的反应可根据2NO+Na₂O₂=2NaNO₂书写．

解答 解：（1）在 2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂反应中，只有Na₂O₂中O元素的化合价发生变化，分别由-1价变化为0价和-2价，用双线桥法可表示为，
故答案为：；
（2）根据本次实验的目的探究Na₂o₂能否完全吸收氮氧化物可知，方框中需补充的装置应为检验氮氧化物是否被反应完全的装置，根据所给的信息酸性条件下，NO和NO₂都能与MnO₄^-（H^+）反应生成NO₃^-和Mn²⁺可知，一氧化氮、二氧化氮均可与酸性高锰酸钾溶液反应，使溶液褪色，故此处可添加盛有酸性高锰酸钾的溶液的试管，将反应后的尾气通入其中，若溶液褪色则可知污染气体未被过氧化钠吸收，由于一氧化氮、二氧化氮均为污染性的气体，该装置在检验污染气体是否被过氧化钠吸收也能起到防止污染性气体排放到空气中的作用，补充的装置为：，
故答案为：；
（3）甲：通入D装置的气体为一氧化氮，由于一氧化氮在空气中容易被氧化为二氧化氮，故需先通入氮气，将装置中的空气排出，一氧化氮可与酸性高锰酸钾溶液反应，使溶液褪色，若一氧化氮被过氧化钠完全吸收，则无一氧化氮通入高锰酸钾溶液中，溶液不褪色，
乙：根据该同学给出的结论可知通入D装置的为二氧化氮，因此可将B装置去掉，将A、C直接相连，D装置中发生的反应为过氧化钠和二氧化氮的反应，反应方程式可参照2NO+Na₂O₂=2NaNO₂，乙同学实验中D装置发生2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃，
丙：结合实验目的以及上述实验可知，丙同学的实验探究过氧化钠能否完全吸收硫氧化物污染气体，故可在乙同学装置的基础上将分液漏斗中的试剂改为浓硫酸，并进行加热，（或将分液漏斗中的试剂换为浓硫酸，将铜换为亚硫酸钠粉末），
故答案为：

实验学生	实验操作	现象与结论
甲	将装置中的空气排出	酸性高锰酸钾溶液不褪色
乙	去掉装置B，直接将A、C装置相连
丙	将A装置中浓硝酸换成浓硫酸，并进行加热，（或将分液漏斗中的试剂换为浓硫酸，将铜换为亚硫酸钠粉末）

2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃．

点评 本题考查氮氧化物、硫氧化物与过氧化钠的探究实验，掌握氮硫及其化合物的性质、把握习题中的信息及知识迁移应用为解答的关键，侧重学生综合应用能力及信息抽取和分析能力的考查，题目难度中等．