Question

11．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X，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．则X为氮气，上述操作的作用是排尽空气，以免生成的一氧化氮被空气中的氧气氧化．
（2）B中观察到的主要现象是红棕色消失，导管口有无色气泡冒出，铜片溶解，溶液变蓝．
（3）A烧瓶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3MnO₄^-+5NO+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O．
（5）预测C中反应开始阶段，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完全转化成为NaNO₂，理论上至少需要木炭0.72g．

Answer 1

分析 以木炭、浓硝酸、水和铜为原料制备硝酸钠，由制备实验装置可知，实验开始前通入一段时间氮气，排出装置中的空气，防止NO被氧化，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，B中生成NO，C中发生2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，最后D中高锰酸钾吸收过量NO，并结合C～4NO₂～NO～Na₂O₂～NaNO₂计算．

解答 解：（1）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，为防止装置中空气中的氧气氧化生成的一氧化氮，应先通入氮气排尽装置内的空气，
故答案为：氮气；排尽空气，以免生成的一氧化氮被空气中的氧气氧化；
（2）A中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，二氧化氮在B中与水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸与铜反应生成硝酸铜和一氧化氮，所以会看到的现象为：红棕色消失，导管口有无色气泡冒出，铜片溶解，溶液变蓝；
故答案为：红棕色消失，导管口有无色气泡冒出，铜片溶解，溶液变蓝；
（3）A中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，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装置中高锰酸钾氧化一氧化氮生成硝酸根，本身被还原为二价锰离子，离子方程式：3MnO₄^-+5NO+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；
故答案为：3MnO₄^-+5NO+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；
（5）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装置间增加盛有碱石灰的装置E，碱石灰能够吸收二氧化碳和水蒸气；
故答案为：NaOH；碱石灰；
（6）根据①C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，②3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；③2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，则有C～4NO₂～NO～Na₂O₂～NaNO₂，所以1.56g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=0.72g，
故答案为：0.72．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备原理、实验装置的作用、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意氧化还原反应的应用，题目难度不大．