Question

【题目】用下列装置制备二氧化氮气体,并探究相关产物性质。

(1) 装置A中的分液漏斗盛装的液体是____,烧瓶中预先加入的是铜屑,铁的价格比铜的价格低,此处用铜不用铁的原因是______________。

(2) 干燥管B、D中盛装的干燥剂可以是____(填“浓硫酸”、“无水氯化钙”、“五氧化二磷”或“碱石灰”),干燥管D中干燥剂的作用是______________。

(3) 装置E的作用是吸收尾气,吸收过程中发生反应的化学方程式如下,请将其补充完整。

NaOH+ NO2　　　+ NaNO2+ H2O ______

(4) 某化学兴趣小组认为铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含NO,选用下列必要的装置(N2和O2的用量可自由控制)完成验证实验。

已知:

i. NO+NO2+2OH-2NO2-+H2O

ii气体液化温度如下:

气体	NO2	NO
液化温度	21 ℃	-152 ℃

①仪器的连接顺序(按从左→右连接,填各仪器字母)为________。

②实验时先检查装置气密性后,再加入试剂,在反应前的操作是_______。

③确认气体中含NO的现象是__________;装置C的作用是____。

④NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的气体中氮氧化物脱除技术。现在有NO、NO2的混合气6 L,可用同温同压下7 L NH3恰好使其完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为____。

Answer 1

【答案】 浓硝酸 铁在浓硝酸中会钝化而终止反应 无水氯化钙(或五氧化二磷) 防止E装置中的水蒸气进入集气瓶 2　2　1　NaNO3　1　1 AECBF 通入N2 B中有红棕色气体生成 使NO2液化分离 1∶3

【解析】(1)铜与浓硝酸在加热条件下生成二氧化氮，(2)二氧化氮为酸性气体应选择酸性、中性干燥剂，依据干燥管中应放入固体干燥剂，据此选择合适的干燥剂，二氧化氮为有毒气体，直接排放容易引起空气污染，(3)能够与氢氧化钠溶液发生反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，依据得失电子守恒、原子个数守恒书写方程式．(4)①根据实验的目的和各部分的作用确定连接顺序．②根据NO易被氧化来分析；③根据装置B中的反应来分析现象；④设出NO的体积为XL，NO2的体积为YL，则有X+Y=6 ①，然后根据和氨气反应时得失电子数守恒可有：2X+4Y=7×3 ②，将两式联立即可解得．

（1）铜与浓硝酸在加热条件下生成二氧化氮，所以分液漏斗中盛放为浓硝酸；常温下浓硝酸遇到铁发生钝化形成致密氧化膜，阻止反应进行，所以用铜不选择铁制备二氧化氮；故：常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化，阻止反应进一步发生，无法制取NO2；（2）二氧化氮是酸性气体，不能用碱性干燥剂，所以不能选碱石灰，干燥管B、D中只能盛装固体干燥剂，所以不能选浓硫酸，只能选无水氯化钙或五氧化二磷，E装置中的水蒸气可进入集气瓶C中，所以使用装置干燥管D，防止E装置中的水蒸气进入集气瓶C中；（3）根据氧化还原反应的原理知：反应物NO2中氮元素的化合价是+4价，产物NaNO2中氮元素的化合价是+3价，所以N元素化合价最高的含氮化合物是NaNO3，结合同一化学反应方程式中各元素的原子守恒可知，该反应的方程式为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，故答案为：2；2；NaNO3；1；1；(4)①A中铜与浓硝酸反应NO2进入E浓硫酸干燥，然后进入C冰水混合物冷却使二氧化氮液化分离，剩余的NO进入B与氧气反应，最后连接尾气处理装置F，所以仪器连接顺序为：AECBF。②因NO易被氧化，若装置中存在氧气则不能说明NO的存在，所以反应前先通入N2目的是排尽装置中的空气，防止NO被氧化；③因NO与氧气反应生成二氧化氮，则观察到B中烧瓶内通入O2后，无色气体变成红棕色；装置C的作用是：已知气体液化温度：NO2：21℃，NO：-152℃，所以通过冰水混合物的冷却二氧化氮变为液体，一氧化氮仍为气体，使二者分离；④设NO的体积为XL，NO2的体积为YL，根据混合气体的体积为6L，则有X+Y=6 ①，氨气反应时，NO和NO2得电子，而氨气失电子，根据得失电子数守恒可有：2X+4Y=7×3 ②，将两式联立即可解得X=1.5，Y=4.5，则有X：Y=1：3。