Question

某化学课外活动小组通过实验研究NO₂的性质．
已知：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O

任务1：利用图1所示装置探究NO₂能否被NH₃还原（K₁、K₂为止水夹，夹持固定装置略去）．
（1）A装置中制取NH₃反应的化学方程式是

 

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（2）若NO₂能够被NH₃还原，预期观察到C装置中的现象是

 

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（3）实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象．该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是：
①NH₃还原性较弱，不能将NO₂还原；
②在此条件下，NO₂的转化率极低；
③

 

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（4）此实验装置存在一个明显的缺陷是

 

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任务2：探究NO₂能否与Na₂O₂发生氧化还原反应．
（5）实验前，该小组同学提出三种假设．
假设1：二者不反应；
假设2：NO₂能被Na₂O₂还原；
假设3：

 

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（6）为了验证假设3，该小组同学选用任务1中的B、D、E装置，将B中的药品更换为Na₂O₂，另选F装置（如图2所示），重新组装，进行实验．
①装置的合理连接顺序是（某些装置可以重复使用）

 

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②实验过程中，B装置中淡黄色粉末逐渐变成白色．经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成．推测B装置中反应的化学方程式为

 

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Answer 1

分析：（1）实验室用氯化铵和氢氧化钙加热制备氨气；
（2）若NO₂能够被NH₃还原，则混合气体的颜色将变浅；
（3）实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象，说明二氧化氮反应的量很少，可能是反应速率降低，或者二氧化氮的转化率较低；
（4）有毒气体不能直接排空；
（5）NO₂能被Na₂O₂还原；
（6）①验证假设2，首先要制取二氧化氮，因为水能和过氧化钠反应，所以要除去水的干扰，使二氧化氮气体通过过氧化钠，最后要进行尾气处理；
②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．

解答：解：（1）在实验室中，常用加热固体NH₄Cl和Ca（OH）₂混合物的方法制取氨气，其反应的化学方程式为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2H₂O+2NH₃↑；
（2）二氧化氮是红棕色气体，如果能被氨气还原，生成无色气体氮气，则C装置中混合气体颜色变浅，
故答案为：C装置中混合气体颜色变浅；
（3）造成未能观察到C装置中的预期现象可能原因是：在此条件下，该反应的化学反应速率极慢或NO₂的转化率极低导致反应现象变化不明显，
故答案为：在此条件下，该反应的化学反应速率极慢；
（4）二氧化氮是有毒气体，氨气是有刺激性气味的气体，所以都不能直接排空，要进行尾气处理才能排空，
故答案为：缺少尾气吸收装置；
（5）NO₂的N元素的化合价位于中间价态，既可被氧化，也可被还原，由假设可知还应有NO₂能被Na₂O₂氧化的假设，故答案为：NO₂能被Na₂O₂氧化；
（6）①验证假设3，首先要用E装置制取二氧化氮，因为制取的二氧化氮气体中含有水蒸气，水能和过氧化钠反应而造成干扰，所以要用D装置除去水蒸气，然后较纯净的二氧化氮通过B装置，未反应的二氧化氮有毒不能直接排空，所以最后要进行尾气处理，选用F装置处理尾气，所以装置的合理连接顺序是EDBDF或EDBF，
故答案为：EDBDF或EDBF；
②B装置中淡黄色粉末逐渐变成白色．经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成，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．

点评：本题考查了探究二氧化氮性质的实验，根据元素的化合价来预测物质具有的性质，然后根据实验现象判断物质具有的性质，难度较大．