Question

18．研究性学习小组的同学设计实验探究过氧化钠与氮氧化物的反应．
査阅资料知：
①2NO+Na₂O₂═2NaNO₂
②6NaNO₂+3H₂SO₄═3Na₂SO₄+2HNO₃+4NO↑+2H₂O
③酸性条件下，NO和NO₂均能与MnO₄^-反应生成NO₃^-和Mn²⁺
（1）探究Na₂O₂和NO₂的反应
①提出假设
假设Ⅰ．NO₂氧化Na₂O₂；反应生成一种盐和一种气体单质．
假设Ⅱ．过氧化钠氧化NO₂，反应只生成一种盐．
②设计实验
甲同学设计实验如图1：
试管B中收集满气体后，向其中加入适量Na₂O₂粉末，塞紧塞子轻轻振荡试管，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．乙同学认为该装置不能达到实验目的，理由是NO₂气体中混有水蒸气，它能与过氧化钠反应产生氧气，使带火里的木条复燃．
乙同学用改进后的装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失；带火星的木条为复燃．

③实验结论
假设Ⅱ正确，NO₂和Na₂O₂反应的化学方程式是2NO₂+Na₂O₂?2NaNO₃．
（2）丙同学用图2所示装置探究Na₂O₂和NO的反应
①按照气流方向，装置的连接顺序为A、D、B、C、E（填字母）．
②装置D中盛放的药品是c（填序号）．
a．浓硫酸      b．饱和NaHCO₃溶液      c．水     d．四氯化碳
③反应开始前通入N₂的作用是；反应结束后再通入N₂的目的是排尽装置中的空气；排尽装置中的氮氧化物．
④装置E中试管内发生反应的离子方程式为NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O．
⑤．设计实验，证明装置C中有NaNO₂生成．

Answer 1

分析 （1）①假设I：NO₂氧化Na₂O₂；则Na₂O₂中氧元素化合价升高生成氧气，NO₂中氮元素化合价降低生成盐，有反应生成一种盐和一种气体单质，假设Ⅱ：反应只生成一种盐，说明氮元素化合价升高，Na₂O₂中氧元素化合价降低，则该假设为过氧化钠氧化NO₂；
②过氧化钠与水蒸气反应生成氧气；
③假设II正确，根据化合价升降变化和质量守恒书写可得；
（2）①装置A中是浓硝酸和铜发生的反应，反应生成二氧化氮和水，装置D中将A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，通过装置B干燥生成的一氧化氮，在装置C中与过氧化钠反应，最后通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮防止污染空气；
②二氧化氮与水反应可转化为一氧化氮；
③反应前通入氮气排除装置中的空气，反应后通氮气为排尽装置内的氮氧化物；
④装置E中试管内为NO与高锰酸根离子反应生成锰离子和硝酸根离子；
⑤根据题意，亚硝酸钠与稀硫酸反应生成NO气体，NO遇氧气生成红棕色气体二氧化氮，据此分析．

解答 解：（1）①假设Ⅱ：反应只生成一种盐，说明氮元素化合价升高，Na₂O₂中氧元素化合价降低，则该假设为过氧化钠氧化NO₂；
故答案为：过氧化钠氧化NO₂；
②A装置制备的NO₂气体中混有水蒸气，它能与过氧化钠反应产生氧气，使带火里的木条复燃，所以该装置不能证明氧气是否为二氧化氮与过氧化钠反应所得；
故答案为：NO₂气体中混有水蒸气，它能与过氧化钠反应产生氧气，使带火里的木条复燃；
③假设II正确，说明氮元素化合价升高，Na₂O₂中氧元素化合价降低，则该假设为过氧化钠氧化NO₂，生成硝酸钠，反应为：2NO₂+Na₂O₂?2NaNO₃；
故答案为：2NO₂+Na₂O₂?2NaNO₃；
（2）①装置A中是浓硝酸和铜发生的反应，反应生成二氧化氮和水，装置D中将A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，通过装置B干燥生成的一氧化氮，在装置C中与过氧化钠反应，最后通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮防止污染空气，故连接顺序为：A、D、B、C、E；
故答案为：A、D、B、C、E；
 ②装置D的作用是将二氧化氮转化为一氧化氮，二氧化氮与水反应可得一氧化氮；
故答案为：c；
③NO易被氧化，故反应前通入氮气排除装置中的空气，反应后通氮气为排尽装置内的氮氧化物，防止污染空气；
故答案为：排尽装置中的空气；排尽装置中的氮氧化物；
④装置E中试管内为NO与高锰酸根离子反应生成锰离子和硝酸根离子，离子反应为：NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；
故答案为：NO+3MnO₄^-+4H⁺=3Mn²⁺+5NO₃^-+2H₂O；
⑤根据题意信息：6NaNO₂+3H₂SO₄═3Na₂SO₄+2HNO₃+4NO↑+2H₂O，NO遇空气生成红棕色的二氧化氮，故方法为：取少量C中的固体于试管中，加入稀硫酸，产生无色气体，遇到空气变为红棕色，证明产物是亚硝酸钠；
故答案为：取C装置中产物少许于试管中，加入稀硫酸，开始产生无色气体，遇到空气变为红棕色，证明产物是亚硝酸钠．

点评 本题考查了物质制备实验方案的设计和信息判断，物质性质的理解应用，注意实验过程中的反应现象分析，掌握基础是关键，题目难度中等．