Question

9．NO₂是大气污染物之一，实验室拟用NO₂与Cl₂混合用NaOH溶液吸收的方法消除其污染．回答下列问题：
（1）氯气的制备

①仪器M、N的名称依次是长颈漏斗、分液漏斗．
②欲用MnO₂和浓盐酸制备并收集一瓶纯净干燥的氯气，选呢图1中的装置，其连接顺序为befghdci（按气流方向，用小写字母表示）．
③D在制备装置中的作用是吸收Cl₂中的HCl；用离子方程式表示装置F的作用是Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．
（2）用如图2所示装置探究Cl₂和NO₂在NaOH溶液中的反应．
查阅有关资料可知：HNO₃是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO₂．
①装置中X和Z的作用是观察气泡流速便于控制Cl₂和NO₂的进入量的比例
②实验时观察到X试剂瓶中有黄绿色气体，Z试剂瓶中有红棕色气体，若通入适当比例的Cl₂和NO₂，Y中观察不到气体颜色，反应结束后加入稀硫酸无现象，则Y中发生反应的化学方程式是Cl₂+2NO₂+4NaOH=2NaNO₃+2NaCl+2H₂O．
③反应结束后，取Y中溶液少许于试管中，加入稀硫酸，若有红棕色气体产生，解释产生该现象的原因：NO₂的量过多，NO₂与NaOH溶液反应生成了NaNO₂和NaNO₃，加入硫酸后NO₂^-发生歧化反应生成NO和NO₂，故在试管中出现红棕色气体．

Answer 1

分析 （1）①仪器仪器的形状说出其名称；
②实验室用二氧化锰和浓盐酸加热方法制取氯气，制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气，依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸洗气瓶除去杂质，氯气密度大于空气密度，用向上拍空气法收集，尾气用氢氧化钠溶液吸收，据此排序；
③浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有氯化氢，氯化氢易溶于水，氯气在饱和食盐水中溶解度不大，据此用盛有饱和食盐水的洗气瓶除去氯气中的氯化氢；氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，据此书写离子方程式；
（2）①氯气在饱和食盐水中溶解度不大，二氧化氮在四氯化碳中不溶，所以分别通入两种气体后，会看到产生气泡，通过气泡的快慢控制Cl₂和NO₂的进入量比例；
②依据实验时观察到X试剂瓶中有黄绿色气体，Z试剂瓶中有红棕色气体，若通入适当比例的Cl₂和NO₂，Y中观察不到气体颜色，反应结束后加入稀硫酸无现象可知氯气、二氧化氮在碱性环境下发生氧化还原反应生成硝酸钠、氯化钠和水，据此书写方程式；
③依据二氧化氮能够与氢氧化钠反应生成硝酸钠和亚硝酸钠，酸性环境下，亚硝酸根离子发生歧化反应生成一氧化氮和二氧化氮解答．

解答 解：（1）①依据仪器形状可知：M为长颈漏斗，N为 分液漏斗；
故答案为：长颈漏斗、分液漏斗；
②实验室用二氧化锰和浓盐酸加热方法制取氯气，制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气，依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸洗气瓶除去杂质，氯气密度大于空气密度，用向上拍空气法收集，尾气用氢氧化钠溶液吸收，所以正确的连接顺序为：befghdci；
故答案为：befghdci；
③浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有氯化氢，氯化氢易溶于水，氯气在饱和食盐水中溶解度不大，通入D中用饱和食盐水稀释氯气中的氯化氢；
氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
故答案为：吸收Cl₂中的HCl； Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
（2）氯气在饱和食盐水中溶解度不大，二氧化氮在四氯化碳中不溶，所以分别通入两种气体后，会看到产生气泡，通过气泡的快慢控制Cl₂和NO₂的进入量比例，所以装置X与Z的作用为：观察气泡流速便于控制Cl₂和NO₂的进入量的比例；
故答案为：观察气泡流速便于控制Cl₂和NO₂的进入量的比例；
②氯气、二氧化氮在碱性环境下发生氧化还原反应生成硝酸钠、氯化钠和水，反应的方程式：Cl₂+2NO₂+4NaOH=2NaNO₃+2NaCl+2H₂O；
故答案为：Cl₂+2NO₂+4NaOH=2NaNO₃+2NaCl+2H₂O；
③通入的二氧化氮量过多，则过量的二氧化氮与NaOH溶液反应生成了NaNO₂和NaNO₃，当加入硫酸后亚硝酸钠在酸性环境下发生歧化反应生成一氧化氮和二氧化氮，二氧化氮为红棕色气体，所以会看到试管中出现红棕色气体；
故答案为：NO₂的量过多，NO₂与NaOH溶液反应生成了NaNO₂和NaNO₃，加入硫酸后NO₂^-发生歧化反应生成NO和NO₂，故在试管中出现红棕色气体．

点评 本题为实验题，考查了氯气的制备及性质的检验，明确氯气制备原理及氯气、氮的化合物的性质是解题关键，题目难度中等，注意不同价态氮之间的转化．