Question

10．某研究性学习小组根据氧化还原反应规律，欲探究NO₂、NO与Na₂O₂反应的情况．
I．从理论上分析，Na₂O₂和NO₂都既有氧化性又有还原性，于是提出如下假设：
假设1：Na₂O₂氧化NO₂；
假设2：NO₂氧化Na₂O₂
（1）甲同学设计了如图所示装置进行实验．
①试管A中反应的离子方程式Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O
②待试管B中充满红棕色气体，关闭旋塞a和b；取下试管B，向其中加入适量Na₂O₂粉末，塞上塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将带火星的木条迅速伸进试管内，木条复燃．
（2）乙同学认为甲同学设计的实验存在缺陷并对甲同学的设计进行了改进．他在A、B之间增加了一个装置，然后重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失，但带火星的木条未复燃．乙同学在A、B之间增加的装置的作用是除去生成NO₂气体中混有的水蒸气
（3）根据甲、乙两位的实验及现象，你认为假设2（填“1”或“2”）更合理，NO₂ 和Na₂O₂反应的化学方程式为2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃
Ⅱ．该研究性学习小组还认为NO易与O₂发生反应，应该更易被Na₂O₂氧化．
查阅资料：2NO+Na₂O₂=2NaNO₂； 2NaNO₂+2HCl=2NaCl+NO₂↑+NO↑+H₂O．酸性条件下，NO能与MnO₂反应生成NO₃^-和Mn²⁺．
（4）丙同学用下图所示装置（部分夹持装置略）探究NO与Na₂O₂的反应．

①在反应前，需打开弹簧夹，先通入一段时间N₂目的是将装置中的空气排出
②装置C、E中所盛放的试剂不能A（填字母编号）
A．无水硫酸铜     B．无水氯化钙   C．碱石灰  D．生石灰
③F中发生的氧化剂与还原剂的物质和量之比为3：5
④充分反应后，检验D装置中产物的方法是：取D装置中产物少许，加入稀盐酸，产生红棕色气体则产行中有Na₂O₂．

Answer 1

分析 （1）Cu和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水；
（2）Cu和浓硝酸的反应是放热反应，放出的热量导致水分蒸发，所以生成的二氧化氮中含有水蒸气，水和过氧化钠反应生成氧气，从而产生干扰；
（3）过氧化钠和二氧化氮反应不生成氧气，说明二氧化氮被过氧化钠氧化，则二氧化氮作还原剂、过氧化钠作氧化剂；
（4）①装置中含有空气，对实验产生干扰；
②为防止水蒸气和过氧化钠反应生成氧气，应该通过C装置除去水蒸气；E是防止F中水蒸气进入D装置；
③二氧化氮和酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应生成硝酸根离子和锰离子，根据转移电子守恒计算其物质的量；
④亚硝酸钠和稀盐酸反应生成红棕色气体二氧化氮，根据D中固体和稀盐酸混合现象判断成分．

解答 解：（1）①Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸铜和水，其反应的离子方程式为：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
故答案为：Cu+4H⁺+2NO₃^-═Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮中含有水蒸气，水蒸气能与过氧化钠反应生成氧气，从而对实验目的产生干扰，所以要在A、B之间增加一个装置干燥装置，除去生成NO₂气体中混有的水蒸气，故答案为：除去生成NO₂气体中混有的水蒸气；
（3）过氧化钠和二氧化氮反应不生成氧气，说明二氧化氮被过氧化钠氧化，所以假设2正确，反应方程式为2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃，
故答案为：2；2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃；
（4）①空气中的氧气能氧化NO，实验时要排尽装置中的空气，所以在反应前，打开弹簧夹，通入一段时间N₂，目的是：将装置中的空气排出；
故答案为：将装置中的空气排出；
②防止水蒸气和过氧化钠反应生成氧气，应该通过C装置除去水蒸气；E是防止F中水蒸气进入D装置，所以CF的目的都是作干燥剂，只有无水硫酸铜不能吸收水分，故选A；
③F中为吸收一氧化氮的反应，其氧化剂为高锰酸根被还原生成二价锰离子降低5价，还原剂为NO被氧化成硝酸根升高3价，则根据得失电子守恒氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：5，故答案为：3：5；
④亚硝酸钠中加盐酸会生成NO，NO遇到空气中的氧气会变为红棕色，则检验D装置中物质的方法为：取D装置中产物少许，加入稀盐酸，若产生无色气体，遇到空气变为红棕色，产物是亚硝酸钠；
故答案为：加入稀盐酸，产生红棕色气体．

点评 本题考查性质实验方案评价，为高频考点，涉及物质检验、基本操作、氧化还原反应等知识点，明确实验目的、物质性质等知识点是解本题关键，注意结合题给信息解答解答，题目难度中等．