Question

14．Na₂O₂是一种常见的氧化剂，某同学设计了一系列实验来探究氮氧化物能否被Na₂O₂完全吸收．装置如图（加热装置省略）：

已知：
①2NO+Na₂O₂=2NaNO₂；
②酸性条件下，NO或NO₂都能与KMnO₄溶液反应生成NO₃^-．
I．探究NO能否被Na₂O₂完全吸收
（1）所选择的装置按从左至右顺序排列依次是ABECD（填字母）．
（2）检査完该装置的气密性，装入药品后，实验开始前通入一段时间N₂，其目的是排尽装置内空气，防止生成的NO被O₂氧化．
（3）烧瓶A中反应的化学方程式为C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；D装置的作用是通过装置D中KMnO₄溶液；若NO能被Na₂O₂完全吸收，D装置中的现象为酸性高锰酸钾溶液不褪色．
（4）亚硝酸钠（NaNO₂）被称为工业盐，在漂白、电镀等方面应用广泛．若利用该装置将4.68g Na₂O₂完全转化为NaNO₂，理论上至少需要木炭的质量为1.08g，为提高NaNO₂的产量，在不改变实验装置的条件下，可在B中加入物质Cu．
Ⅱ．探究NO₂能否被NaNO₂完全吸收
（5）将A中碳换为铜片，探究NO₂能否被Na₂O₂完全吸收．若NO₂与Na₂O₂反应只生成一种盐，则C装罝内发生反应的化学方程式为2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃．
（6）若NO₂未被完全吸收，则D装置中反应的离子方程式为5NO₂+MnO₄^-+H₂O═5NO₃^-+Mn²⁺+2H⁺．

Answer 1

分析 装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水，装置B中是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C中的过氧化钠吸收一氧化氮、二氧化碳，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，
（1）利用浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水，接着除去杂质气体，用Na₂O₂吸收NO，最后吸收尾气；
（2）物质制备过程中为避免装置中的空气干扰，需要把装置中的空气通入氮气排净后再进行反应；
（3）装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水；通过装置D中KMnO₄溶液吸收尾气；NO能被Na₂O₂完全吸收，D装置中无颜色变化；
（4）根据①C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，②3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，③3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，④2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，进行计算；
在B中加入还原性物质，如Cu等；
（5）过氧化钠变成白色固体且为纯净物，根据氧化还原反应中元素化合价的变化确定生成物；
（6）NO₂与KMnO₄溶液反应生成二价的锰和硝酸根．

解答 解：（1）利用A装置进行反应，反应过程中产生CO₂、NO₂两种气体，通过装置B中水溶液除去NO₂并产生更多的NO，通过装置E中碱石灰除去二氧化碳气体和干燥气体，通过装置C中Na₂O₂吸收NO，通过装置D中KMnO₄溶液吸收尾气，
故答案为：A B E C D；
（2）为避免装置中的空气干扰物质制备，需要把装置中的空气通入氮气排净后再进行反应，
故答案为：排尽装置内空气，防止生成的 NO被O₂氧化；
（3）装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水，反应的化学方程式为：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；通过装置D中KMnO₄溶液作用是检验 NO 是否被完全吸收，同时可防止污染环境；若NO能被Na₂O₂完全吸收，D装置中的现象为 酸性高锰酸钾溶液不褪色，
故答案为：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（4）根据n（Na₂O₂）=$\frac{4.68g}{78g/mol}$=0.06mol，根据2NO+Na₂O₂=2NaNO₂知，0.06mol过氧化钠反应需要0.12molNO，根据3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO知生成0.12molNO需要0.36mol二氧化氮，根据C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O知生成0.36mol二氧化氮需要0.09molC，则C的质量=12g/mol×0.09mol=1.08g；在B中加入Cu：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案为：1.08；Cu；
（5）过氧化钠作氧化剂，则二氧化氮中氮元素失电子化合价升高而作还原剂，所以氮元素只能转化为+5价，且生成物是纯净物，所以是硝酸钠，反应方程式为2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃，
故答案为：2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃；
（6）NO₂与KMnO₄溶液反应的方程式：5NO₂+MnO₄^-+H₂O═5NO₃^-+Mn²⁺+2H⁺，
故答案为：5NO₂+MnO₄^-+H₂O═5NO₃^-+Mn²⁺+2H⁺．

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．