Question

7．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）．已知：酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn²⁺且无气体生成．请回答下列问题：

（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）装置A的试管中发生反应的化学方程式是C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O ；
（3）试写出检验D中产物是亚硝酸钠的方法：将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠（或将生成物置于试管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠）；
（4）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；
（5）将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0.36g．

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NO，C中利用NaOH溶液吸收二氧化碳，在D中NO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，结合信息在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn²⁺且无气体生成，可知X吸收亚硝酸，以此来解答．
（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）碳单质和浓硝酸加热反应生成二氧化氮、二氧化碳和水；
（3）酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn²⁺且无气体生成，检验亚硝酸钠，可以将其在酸性溶液中溶解产生一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，也可以将其与酸性高锰酸钾溶液反应；
（4）气体经过溶液会带出水蒸气，水和过氧化钠反应会产生氢氧化钠，用装有碱石灰的干燥管代替C装置可除水；
（5）n（Na₂O₂）=$\frac{1.56g}{78g/mol}$=0.02mol，根据2NO+Na₂O₂=2NaNO₂、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO、C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O计算需要C的质量．

解答 解：（1）该实验目的为：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，因有气体参与反应且反应中需制备气体，所以组装好仪器后，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）装置A的试管中碳和浓硝酸反应，发生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；
（3）根据所给信息可知，若检验亚硝酸钠，可以将其在酸性溶液中溶解产生一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，也可以将其与酸性高锰酸钾溶液反应，则方法为将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠（或将生成物置于试管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠），
故答案为：将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠（或将生成物置于试管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠）；
（4）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；
（5）n（Na₂O₂）=$\frac{1.56g}{78g/mol}$=0.02mol，根据2NO+Na₂O₂=2NaNO₂知，0.02mol过氧化钠反应需要0.04molNO，根据3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO知生成0.04molNO需要0.12mol二氧化氮、根据C+4HNO₃（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O知生成0.12mol二氧化氮需要0.03molC，则C的质量=12g/mol×0.03mol=0.36g，
故答案为：0.36．

点评 本题考查性质实验方案的评价及实验装置的综合应用，为高频考点，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，注意碳、氮族元素化合物知识的综合应用，题目难度中等．