Question

二氧化氮（NO₂）是一种具有高度活性的气态物质，N0₂与Na₂0₂均具有较强的氧 化性，某研究性学习小组对二者能否发生反应进行探究．
【实验】
下列关于实验室制备NO2的说法正确的是

 

a．实验室常用铜和浓硝酸反应制取二氧化氮
b．二氧化氮常用向下排空气法收集
c．二氧化氮易溶于水，尾气可用水吸收．
d．用注射器收集的二氧化氮，压缩后颜色变浅
e．实验后容器中残留液需用碱液处理
【提出假设】
假设一：N0₂与Na₂0₂二者不反应；
假设二：N0₂能被Na₂0₂氧化；
假设三：

 

【查阅文献】
N0₂在反应中能生成HN0₃和HN0₂； HN0₂旣有氧化性，又有还原性，能被强氧化剂 如KMnO₄氧化．
【设计实验】
（1）实验时，将N0₂气体通入盛有Na₂0₂的玻璃管中，淡黄色粉末完全变成白色，说明 假设

 

不成立．
（2）若假设二成立，反应的化学方程式是

 

．
（3）为验证假设二是否成立，该小组同学做了如下定性实验研究，请完成表格内容．

实验步骤	预期的实验现象及结论
取适量的白色固体于试管中，…

【定量分析】
若实验前该小组同学用托盘天平称量过氧化钠的质量为3.9g，充分反应后白色固体质 量为8.4g，该小组同学得出假设2不成立的结论．你是否同意他们的结论，并简述理 由：

 

．

Answer 1

考点：氮的氧化物的性质及其对环境的影响

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：【实验】a．铜和浓硝酸反应生成二氧化氮；
b．二氧化氮比空气重分析；
c．二氧化氮易溶于水，和水反应生成硝酸和一氧化碳污染性气体；
d．用注射器收集的二氧化氮，压缩后压强增大，2NO₂=N₂O₄平衡正向进行颜色变浅；
e．实验后容器中残留液主要是酸性溶液需用碱液处理；
【提出假设】结合假设和反应情况，依据氧化还原反应分析得到；
【设计实验】（1）依据实验现象分析判断物质发生反应；
（2）二氧化氮被氧化为+5价氮元素，过氧化钠中氧元素被还原为-2价，反应生成硝酸钠；
（3）依据文献材料：N0₂在反应中能生成HN0₃和HN0₂； HN0₂旣有氧化性，又有还原性，能被强氧化剂 如KMnO₄氧化，设计实验分析判断；
【定量分析】（4）依据质量变化结合反应产物计算分析，注意误差分析应用．

解答： 解：【实验】a．铜和浓硝酸反应生成二氧化氮可以在实验室中制备少量二氧化氮，故a正确；
b．二氧化氮比空气重应用向上排气法收集，故b错误；
c．二氧化氮易溶于水，和水反应生成硝酸和一氧化碳污染性气体，尾气不能用水吸收处理，用氢氧化钠溶液吸收，故c错误；
d．用注射器收集的二氧化氮，反应存在幻想平衡，2NO₂=N₂O₄ ，压缩后压强增大体积减小浓度增大，颜色变深，平衡正向进行颜色变浅，但比原来气体颜色加深，故d错误；
e．实验后容器中残留液主要是酸性溶液，需用碱液处理，故e正确；
故答案为：ae；
【提出假设】依据过氧化钠和二氧化氮都是氧化性物质，N0₂在反应中能生成HN0₃和HN0₂； HN0₂旣有氧化性，又有还原性，能被强氧化剂 如KMnO₄氧化，二者反应时二氧化氮可以做氧化剂液可以做还原剂
假设一：N0₂与Na₂0₂二者不反应；
假设二：N0₂能被Na₂0₂氧化；
得到假设三：NO₂能被Na₂O₂还原；
故答案为：NO₂能被Na₂O₂还原；
【设计实验】（1）实验时，将N0₂气体通入盛有Na₂0₂的玻璃管中，淡黄色粉末完全变成白色证明二氧化氮额过氧化钠发生反应生成新的物质，假设一错误；
故答案为：一；
（2）假设二：N0₂能被Na₂0₂氧化，结合盐酸化合价变化可知二氧化氮被氧化为硝酸，过氧化钠被还原为硝酸钠，反应的化学方程式为：2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃；
故答案为：2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃；
（3）文献材料：N0₂在反应中能生成HN0₃和HN0₂； HN0₂旣有氧化性，又有还原性，能被强氧化剂 如KMnO₄氧化，取适量的白色固体置于试管中，加蒸馏水溶解，再滴加稀硫酸酸化，最后应滴加高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液不褪色，则假设2成立；若高锰酸钾溶液褪色，则假设2不成立；
故答案为：

取适量的白色固体置于试管中，加蒸馏水溶解，再滴加稀硫酸酸化，最后应滴加高锰酸钾溶液．	若高锰酸钾溶液不褪色，则假设2成立；若高锰酸钾溶液褪色，则假设2不成立．

（4）不同意；若3.9 g过氧化钠全部氧化二氧化氮，生成NaNO₃的质量应该为8.5 g，而现在测量的质量为8.4 g，质量相差不大，在托盘天平称量的误差范围之内，这完全有可能为实验误差引起；或同意．若3.9 g过氧化钠全部氧化二氧化氮，生成的NaNO₃的质量应该为8.5 g，而现在测量的质量为8.4 g＜8.5 g；
故答案为：不同意，若3.9 g过氧化钠全部氧化二氧化氮，生成NaNO₃的质量应该为8.5 g，而现在测量的质量为8.4 g，质量相差不大，在托盘天平称量的误差范围之内，这完全有可能为实验误差引起；或同意．若3.9 g过氧化钠全部氧化二氧化氮，生成的NaNO₃的质量应该为8.5 g，而现在测量的质量为8.4 g＜8.5 g．

点评：本题考查了氮氧化物性质实验操作和实验设计分析判断，掌握基础是关键，题目难度中等．