Question

11．NaNO₂被称为工业盐，在漂白、电镀等方面应用广泛，已知室温下，2NO+Na₂O₂?2NaNO₂；制备NaNO₂的装置如图所示（部分夹持装置略）．
另知：①3NaNO₂+3HCl?3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O；②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）检查完装置的气密性，装入药品后，实验开始前先通入一段时间气体X，X的化学式为N₂，然后关闭弹簧头，再滴入浓硝酸，加热控制B中导管均匀且缓慢冒出的气泡．
（2）A烧瓶中反应的化学方程式：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（3）观察到装置B中的主要现象有：红棕色消失，导管口有无色气泡冒出，铜片溶解，溶液变蓝．
（4）预测C中反应开始阶段，产物除NaNO₂外，还含有的副产物有Na₂CO₃、NaOH．欲检验C中产物所含钠盐种类，请设计环保且简约的方案，并描述预期的现象和结论：取少量样品于试管中，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，若高锰酸钾溶液褪色，证明有亚硝酸钠，若有使澄清石灰水变浑浊的气体产生，证明有碳酸钠．为避免产生这些副产物，应在B、C装置间增加装置E，请在右方框中画出装置E的简图，并注明其盛放的药品名称．
（5）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0.72g．

Answer 1

分析 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）一氧化氮容易与空气中的氧气反应生成二氧化氮；
（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；
（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，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，据此描述反应现象；
（4）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；
（5）根据发生的反应①C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，②3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；③2NO+Na₂O₂→2NaNO₂进行计算．

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：N₂；
（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，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；
（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，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；
（4）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，验证操作为：取少量样品于试管中，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，若高锰酸钾溶液褪色，证明有亚硝酸钠，若有使澄清石灰水变浑浊的气体产生，证明有碳酸钠；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，图为，
故答案为：Na₂CO₃、NaOH；取少量样品于试管中，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，若高锰酸钾溶液褪色，证明有亚硝酸钠，若有使澄清石灰水变浑浊的气体产生，证明有碳酸钠；；
（5）根据①C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，②3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；③2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，则有C～4NO₂～$\frac{4}{3}$NO～$\frac{2}{3}$Na₂O₂～$\frac{4}{3}$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$\frac{3.12g}{78g/mol}$×$\frac{3}{2}$×12g/mol=0.72g，故答案为：0.72．

点评 本题考查了物质制备实验方案的设计和信息判断，物质性质的理解应用，掌握物质的性质是解题关键，题目难度较大．