Question

16．研究NO₂等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义．用下列装置制备如图1、收集二氧化氮气体，并探究其性质．

（1）仪器M的名称是分液漏斗．
（2）干燥管B中盛放的干燥剂是无水氯化钙或五氧化二磷
（3）E中发生反应的化学方程式为2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O．（填“无水氯化钙”或“碱石灰”）
（4）若用上述装置收集NO气体，采用的收集装置是G（城“F”“G”）．
（5）利用氨水可以将SO₂和NO₂吸收，减少污染．同时变废为宝，其原理如图2所示．
①NO₂与NH₄HSO₃反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2
②某废气中SO₂的体积分数为1.5%，某工厂用该方法处理22.4m3时该废气，生成N₂体积为84L．（气体体积均在标准状况下测定）

Answer 1

分析 由实验目的和实验装置可知，因Fe在浓硝酸中会发生钝化，不用铁屑，A中可用铜和浓硝酸反应制备二氧化氮，Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O所以装置A中的分液漏斗中盛装的液体是浓硝酸，干燥管B、D中只能盛装固体干燥剂，因碱石灰与二氧化氮反应，所以选择无水氯化钙或五氧化二磷，干燥管D中干燥剂的作用是防止E装置中的水蒸气进入集气瓶C中，E装置为尾气处理装置，且一氧化氮难溶于水，易与氧气反应，则收集NO选排水法，以此来解答．
（1）根据常见仪器的名称分析解答；
（2）干燥管B盛装固体干燥剂，干燥二氧化氮；
（3）E中二氧化氮在碱性条件下发生歧化反应；
（4）一氧化氮难溶于水，易与氧气反应，则收集NO选排水法；
（5）①化合价升高元素所在的反应物是还原剂，化合价降低元素所在的反应物是氧化剂；
②根据硫原子守恒以及根据方程式4NH₄HSO₃+2NO₂=N₂+4NH₄HSO₄计算．

解答 解：（1）仪器M为带有玻璃活塞的漏斗，A中可用铜和浓硝酸反应制备二氧化氮，Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，所以装置A盛装的液体是浓硝酸，该仪器名称为分液漏斗，
故答案为：分液漏斗；
（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，
故答案为：无水氯化钙或五氧化二磷；
（3）反应物NO₂中氮元素的化合价是+4价，发生歧化反应，N元素化合价最高的含氮化合物是NaNO₃，根据氧化还原反应的原理知，则氮元素的化合价是+3价的产物为NaNO₂，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：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O；
（4）一氧化氮为无色难溶于水密度与空气接近的气体，所以用排水法收集NO，选择装置G，
故答案为：G；
（5）①NO₂与NH₄HSO₃反应，+4价的氮氧化+4价的硫，反应的方程式为：4NH₄HSO₃+2NO₂=N₂+4NH₄HSO₄，氮的化合价降低，NO₂为氧化剂，硫化合价升高，NH₄HSO₃为还原剂，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比=2：4=1：2，
故答案为：1：2；
②废气中SO₂的体积分数为1.5%，某工厂用该方法处理22.4m3时该废气，含有二氧化硫的物质的量为22.4×10³L×1.5%÷22.4L/mol=15mol，根据硫原子守恒n（SO₂）=n（NH₄HSO₃）
，4NH₄HSO₃+2NO₂=N₂+4NH₄HSO₄，生成N₂的物质的量为n（N₂）=$\frac{1}{4}$n（NH₄HSO₃）=15mol×$\frac{1}{4}$，生成N₂体积为V=nv_m=15mol×$\frac{1}{4}$×22.4L/mol=84L，
故答案为：84L．

点评 本题考查物质的制备、性质实验，为高频考点，把握二氧化氮的制备原理、实验装置的作用为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．