Question

6．某化学兴趣小组以木炭和浓硝酸为起始原料，探究一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠．设计装置如下（忽略装置中空气的影响），请回答下列问题：

查阅资料：①HNO₂为弱酸，室温下存在反应3HNO₂=HNO₃+2NO↑+H₂O；
②在酸性溶液中，NO₂-可将MnO₄-还原为Mn²⁺且无气体生成．
③NO不与碱反应，可被酸性KMnO₄溶液氧化为硝酸．
（1）组装好仪器后，必须进行的一项操作是检查装置的气密性．
（2）推测B中可以观察到的主要现象是铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝，产生无色气泡；C装置的作用是除去NO中混有的CO₂．
（3）装置D中除生成NaNO₂外，还有另一种固态物质Y，Y的化学式是NaOH．可以通过适当改进，不产生Y物质，请你提出改进方法：用装有碱石灰的干燥管代替C装置．
（4）在酸性溶液中，NO₂可将MnO₄^-还原为Mn²⁺．写出有关反应的离子方程式5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O．
（5）E装置中试剂X可以是B．
A．稀硫酸           B．酸性高锰酸钾溶液           C．稀硝酸             D．水．

Answer 1

分析 以木炭和浓硝酸为起始原料，探究一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠，由图可知，组装好仪器后，先检查装置的气密性，A中发生C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，B中二氧化氮与水反应生成硝酸，然后Cu与硝酸反应生成一氧化氮，C中利用NaOH溶液吸收二氧化碳，在D中一氧化氮与过氧化钠反应生成亚硝酸钠，可能还发生水与过氧化钠的反应生成NaOH和氧气，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，一氧化氮可被酸性KMnO₄溶液氧化硝酸；结合信息可知在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn²⁺，据氧化还原反应可知NO₂^-氧化生成NO₃^-，以此来解答，
（1）气体制备和性质验证需要装置气密性完好，开始前需要检验装置气密性；
（2）HNO₃与铜反应，故铜片溶解，溶液变蓝，产生气泡，在通入D之前应先用氢氧化钠溶液将其除去NO中混有的CO₂；
（3）水蒸气会进入装置D，过氧化钠和生成水i反应生成氢氧化钠和氧气，根据原子守恒可知，生成的固体物质应该还有NaOH，可以利用固体碱石灰既吸收杂质也会吸收水蒸气，对气体起到干燥作用；
（4）在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn²⁺，NO₂^-氧化生成NO₃^-，结合电荷守恒和原子守恒配平书写离子方程式；
（5）过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮，生成硝酸；

解答 解：（1）组装好仪器后，必须进行的一项操作是检查装置的气密性，故答案为：检查装置的气密性；
（2）根据装置图可知，A中产生的NO₂在B中与水反应生成HNO₃和NO，其中HNO₃与铜反应，故铜片溶解，溶液变蓝，产生气利用泡；由于A中还产生了CO₂，故在通入D之前应先用氢氧化钠溶液将其除去NO中混有的CO₂；
故答案为：铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝，产生无色气泡；除去NO中混有的CO₂；
（3）由于NO通过氢氧化钠溶液进入D装置时会带入水蒸气，根据原子守恒可知，生成的固体物质应该还有NaOH；若要避免生成NaOH，应该除去水蒸气，则改进方法为用装有碱石灰的干燥管代替C装置，
故答案为：NaOH；用装有碱石灰的干燥管代替C装置；
（4）在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn²⁺，NO₂^-氧化生成NO₃^-，离子方程式为：5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
故答案为：5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
（5）通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮，生成硝酸，防止污染空气，故选B，
故答案为：B．

点评 本题考查性质实验方案及实验装置的评价，把握装置的作用、气体的制备实验等为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意氮族元素化合物知识的综合应用，题目难度中等．