题目内容

10．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，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被空气中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5NO+3MnO4-+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3.12gNa2O2完全转化成为NaNO2，理论上至少需要木炭0.48g．

分析 装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水，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；通过装置C中的过氧化钠吸收一氧化氮、二氧化碳，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）物质制备过程中为避免装置中的空气干扰，需要把装置中的空气通入Ar气排净；
（2）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，据此判断反应现象；
（3）装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水；
（4）除去未反应的NO，防止污染空气，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；
（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，应在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应碱石灰，用来吸收二氧化碳；
（6）根据①C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O，②3NO2+H2O=2HNO3+NO，③3Cu+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，④2NO+Na2O2═2NaNO2，进行计算．

解答 解：装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水，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；通过装置C中的过氧化钠吸收一氧化氮、二氧化碳，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）为避免生成的NO被空气中O2氧化，需要把装置中的空气通入Ar气排净后再进行反应，然后加热制备亚硝酸钠，
故答案为：排尽空气，防止生成的NO被空气中O2氧化；
（2）装置B中二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸与铜反应生成硝酸铜、NO气体和水，则B中现象为：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）装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水，反应的化学方程式为：C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O，
故答案为：C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O；
（4）D装置中反应是除去未反应的NO，防止污染空气，反应的离子方程式为：5NO+3MnO4-+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O，
故答案为：5NO+3MnO4-+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，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装置间增加装置E，E中盛放的试剂应碱石灰，用来吸收二氧化碳，
故答案为：NaOH；碱石灰；
（6）根据①C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O，
②3NO2+H2O=2HNO3+NO；
③3Cu+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
④2NO+Na2O2═2NaNO2，
则有C～4NO2～$\frac{4}{3}$NO
4NO2～$\frac{8}{3}$HNO3～$\frac{2}{3}$NO
C～（$\frac{4}{3}$+$\frac{2}{3}$）=2NO～Na2O2～2NaNO2，
所以3.12g过氧化钠完全转化成为亚硝酸钠，理论上至少需要木炭的质量为：$\frac{3.12g}{78g/mol}$×12g/mol=0.48g，
故答案为：0.48．

点评 本题考查制备方案的设计，题目难度中等，明确实验目的、制备原理为解答关键，注意掌握化学实验基本操作方法，明确关系式法在化学计算中的应用，试题培养了学生的分析能力及化学实验、化学计算能力．

练习册系列答案
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20．下列排列顺序错误的是（　　）
A．原子半径：O＜S＜NaB．热稳定性：NH3＜PH3＜H2S
C．酸性：H3PO4＜H2SO4＜HClO4D．碱性：Al（OH）3＜Mg（OH）2＜NaOH
1．下列实验中，现象和对应结论均正确的是（　　）
选项实　　　验现　　　象结　　　论
AT℃时，向NaCl和NaBr的混合溶液中滴加AgNO3溶液先出现白色沉淀T℃时，Ksp：
AgCl＜AgBr
B向等浓度的Na2CO3溶液或Na2SO4溶液中滴加酚酞试剂Na2CO3溶液变红色Na2SO4溶液无明显现象非金属性：S＞C
C常温下，取饱和CaSO4溶液或氨水做导电性实验氨水实验的灯泡较亮CaSO4和NH3•H2O均为弱电解质
D向品红溶液中滴加NaClO溶液或通入SO2气体品红溶液均褪为无色两者均有漂白性且
原理相同
A．AB．BC．CD．D
18．通过溶解、过滤、蒸发等操作，可以将下列各组固体混合物分离的是（　　）
A．硝酸钠   氢氧化钠B．氧化铜   二氧化锰
C．氯化钾    碳酸钙D．硫酸铜    氢氧化钠
5．（1）由于钠很容易与空气中的二氧化碳和水等物质反应，所以钠在自然界里只能以化合态存在．
（2）维生素C又称为抗坏血酸，在人体内有重要的功能．例如帮助人体将食物中摄取的不易吸收的Fe3+变为易吸收的Fe2+．这说明维生素C具有还原性（填氧化性或还原性）．
（3）写出下列空格内物质的名称、俗名或化学式：
 名称 氧化铁碳酸钠 碳酸氢钠 
 俗名 铁红  小苏打
 化学式  Na2CO3 NaHCO3
（4）写出下列电离方程式或化学方程式：①Na2CO3在水溶液中的电离方程式Na2CO3=2Na++CO32-②曾青（CuSO4）得铁化为铜的化学方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO4．
15．下列说法正确的是（　　）
A．为测定新制氯水的pH，用玻璃棒蘸取液体滴在pH试纸上，与标准比色卡对照即可
B．提纯混有少量硝酸钾的氯化钠，应采用在较高温度下制得浓溶液再冷却结晶、过滤、干燥的方法
C．将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加硫氰化钾溶液，有气体生成溶液呈血红色，说明稀硝酸将铁氧化为正三价铁离子
D．用坩埚钳夹住一小块用砂纸打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝不会滴落
2．前四周期原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中，A、B属于同一短周期元素且相邻，A元素所形成的化合物种类最多，C、D、E、F是位于同一周期的金属元素，基态C、F原子的价电子层中未成对电子均为1个，且C、F原子的电子数相差为10，基态D、E原子的价电子层中未成对电子数分别为4、2，且原子序数相差为2．
（1）六种元素中第一电离能最小的是K（填元素符号，下同），电负性最大的是N．
（2）黄血盐是由A、B、C、D四种元素形成的配位化合物C4[D（AB）6]，易溶于水，挂广泛用作食盐添加剂（抗结剂）．请写出黄血盐的化学式K4[Fe（CN）6]，1mol AB-中含有π键的数目为2NA，黄血盐品体中各种微粒间的作用力不涉及def（填序号）．
a．离子键b．共价键c．配位键d．金属键e．氢键   f．分子间的作用力
（3）E2+的价层电子排布图为，很多不饱和有机物在E催化下可与H2加成反应：
如①CH2=CH2、②HC=CH、③④HCH0．其中碳原子采取sp2杂化的分子中碳原子采取sp2杂化的分子有①③④（填物质序号），HCH0分子的立体结构为形，它加成产物的烙、沸点比CH4的熔、沸点高，其主要原因是加成产物CH3OH分子之间能形成氢键（须指明加成产物是何物质）平面三角．
（4）金属C、F晶体的晶胞结构如图（请先判断对应的图），C、F两种晶体胞中金属原子的配位数之比为2：3．金属C的晶胞中，若设该晶胞的密度为a g/cm3，阿伏加得罗常数为NA，C原子的摩尔质量为M，则表示C原子半径的计算式为$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{2M}{a{N}_{A}}}$．
19．以海绵铜（主要成分为铜和氧化铜）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产氧化亚铜的工艺流程如下：

（1）溶解时硫酸浓度一般控制在0.25mol•L-1，配制1000mL此硫酸，需要质量分数为98%，密度为1.84g•cm-3浓硫酸13.6mL．
（2）溶解时需要控制温度在60～70℃，原因是温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解．
（3）操作x的名称是过滤．
（4）还原、氧化过程的化学方程式为（NH4）2SO3+2CuSO4+2NH4Cl+H2O=2（NH4）2SO4+2CuCl↓+H2SO4，亚硫酸铵要适当过量，原因可能是提高Cu2+的还原速率，同时可以防止生成Cu+被空气氧化（答一点即可）．
（5）随着氯化铵用量的增加，CuCl沉淀率增大，但增大到一定程度后，沉淀率反而减小，可能的原因是CuCl+Cl-=CuCl2-（用化学方程式表示）

每次实验焰色反应后都要用试剂清洗铂丝，这种清洗试剂是

A．Na2CO3溶液 B．NaOH溶液 C．硫酸 D．盐酸

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