Question

亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示仪器（夹持装置已省略）及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及生成气体产物的成分。已知：
①NO＋NO₂＋2OH^-＝2NO₂^-＋2H₂O
②气体液化的温度：NO₂  21℃、NO －152℃

（1）为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序为（从左向右连接）：A→C→_______→_______→_______；组装好仪器后，接下来进行的操作是________________。
（2）关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，滴入70％的硫酸后, A中产生红棕色气体.
①确认A中产生气体含有NO，依据的现象是_____________________________.
②装置E的作用是_______________________________________________________
（3）如果向D中通入过量O₂,则装置B中发生反应的化学方程式为________________.
如果没有装置C，对实验结论造成的影响是______________________________。
（4）通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是_______________。
（5）工业生产中氮氧化物的排放会造成环境污染，可采用如下方法处理氮氧化物：
CH₄（g）＋2NO₂（g）＝N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－867kJ·mol^-1
CH₄（g）＋4NO（g）＝2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－1160kJ·mol^-1
则CH₄将NO₂还原为NO的热化学方程式为：___________________________.

Answer 1

(1)E D B(2分)；检验装置的气密性（1分）    (2)①D中出现红棕色气体(2分)  ②冷凝，使NO₂完全液（2分）(3)4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃+2H₂O(2分)  水会与NO₂反应产生NO，影响NO的确定(2 分)
(4)2NaNO₂+H₂SO₄=Na₂SO₄+NO₂↑+NO↑+H₂O(2分)
(5) CH₄（g）＋4NO₂（g）＝4NO(g)＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－574kJ·mol^-1(2分)

试题分析：本题是实验题。实验题是同学们的难点。也是最难得分的题型。对于实验题，首先需看清楚实验目的是什么。在结合看清实验流程，实验操作，物质检验等知识会穿插其中。这题是一道实验探究题，探究NaNO₂与H₂SO₄的反应。从所给装置中，A显然是发生装置。B是NaOH溶液，可能是除杂装置，C是浓硫酸，显然是干燥装置。D是热水浴，并通入了O₂，需要通O₂检验的是NO气体。E是冷水浴装置。显然是冷却物质。由题中所给2个信息，第一个信息是NO与NO₂的混合气体与NaOH发生归中反应。第二个信息是NO、NO₂两种气体的物理性质。从液化的温度来看，显然NO₂比NO更易液化。A中三颈瓶，采用固液不加热反应，还有一个弹簧夹用来控制通氮气，显然要氮气，目的应是排除氧气。因氧气有氧化性。可能会对实验结果产生干扰。通过上述信息就可以猜测出产生的两种气体可能是NO和NO₂。
（1）为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序为（从左向右连接）：
Ａ是发生装置，Ｃ是干燥除去水，NO和NO₂的分离，先分离NO₂因为更易液化。所以接E，NO₂分离后再检验NO，需通氧气。接D。观察到气体从无色变成红棕色。所以说明是NO。B是尾气处理。吸收反应后剩余的NO和NO₂的混合气体。在这里存在几个先后问题，首先NO和NO₂的检验，根据液化温度判断得到NO₂更易液化，可以观察到E中有红棕色液体产生。而后NO会和氧气生成NO₂。对于NO₂的检验会产生干扰。所以先检验NO₂。还有一问题就是除水，如果不除去水的话，NO₂会与H₂O反应生成NO，所以又会对NO的检验产生干扰，同时也影响NO₂的检验。还有一问题就是在A中药品反应之前需通氮气将O₂排出来。否则也会影响NO和NO₂的检验。装置连接好之后，就是检查装置气密性。
（2）关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，滴入70％的硫酸后, A中产生红棕色气体。说明生成了NO₂气体。
①确认A中产生气体含有NO，是在D装置中通O₂来检验的。观察气体是否变红棕色。
②装置E的作用是冷凝，是使NO₂完全液化。
（3）如果向D中通入过量O₂,不存在NO剩余，但有过量的O₂会与NO₂发生氧化还原反应，O₂降低，NO₂升高，所以可推断出反应方程式为：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃+2H₂O。如不干燥，水会与NO₂反应产生NO，影响NO的确定。
（4）通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应应产生两种气体。+3价氮元素发生歧化反应。化学方程式是2NaNO₂+H₂SO₄=Na₂SO₄+NO₂↑+NO↑+H₂O。
（5）工业生产中氮氧化物的排放会造成环境污染，可采用如下方法处理氮氧化物：
CH₄（g）＋2NO₂（g）＝N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－867kJ·mol^-1
CH₄（g）＋4NO（g）＝2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－1160kJ·mol^-1
根据盖斯定律上式×2-下式可得出：CH₄（g）＋4NO₂（g）＝4NO(g)＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－574kJ·mol^-1(2分)