Question

【題目】用下列裝置制備二氧化氮氣體,并探究相關產物性質。

(1) 裝置A中的分液漏斗盛裝的液體是____,燒瓶中預先加入的是銅屑,鐵的價格比銅的價格低,此處用銅不用鐵的原因是______________。

(2) 干燥管B、D中盛裝的干燥劑可以是____(填“濃硫酸”、“無水氯化鈣”、“五氧化二磷”或“堿石灰”),干燥管D中干燥劑的作用是______________。

(3) 裝置E的作用是吸收尾氣,吸收過程中發生反應的化學方程式如下,請將其補充完整。

NaOH+ NO2　　　+ NaNO2+ H2O ______

(4) 某化學興趣小組認為銅和適量濃硝酸反應產生的氣體中含NO,選用下列必要的裝置(N2和O2的用量可自由控制)完成驗證實驗。

已知:

i. NO+NO2+2OH-2NO2-+H2O

ii氣體液化溫度如下:

氣體	NO2	NO
液化溫度	21 ℃	-152 ℃

①儀器的連接順序(按從左→右連接,填各儀器字母)為________。

②實驗時先檢查裝置氣密性后,再加入試劑,在反應前的操作是_______。

③確認氣體中含NO的現象是__________;裝置C的作用是____。

④NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的氣體中氮氧化物脫除技術。現在有NO、NO2的混合氣6 L,可用同溫同壓下7 L NH3恰好使其完全轉化為N2,則原混合氣體中NO和NO2的物質的量之比為____。

Answer 1

【答案】 濃硝酸 鐵在濃硝酸中會鈍化而終止反應 無水氯化鈣(或五氧化二磷) 防止E裝置中的水蒸氣進入集氣瓶 2　2　1　NaNO3　1　1 AECBF 通入N2 B中有紅棕色氣體生成 使NO2液化分離 1∶3

【解析】(1)銅與濃硝酸在加熱條件下生成二氧化氮，(2)二氧化氮為酸性氣體應選擇酸性、中性干燥劑，依據干燥管中應放入固體干燥劑，據此選擇合適的干燥劑，二氧化氮為有毒氣體，直接排放容易引起空氣污染，(3)能夠與氫氧化鈉溶液發生反應生成硝酸鈉、亞硝酸鈉和水，依據得失電子守恒、原子個數守恒書寫方程式．(4)①根據實驗的目的和各部分的作用確定連接順序．②根據NO易被氧化來分析；③根據裝置B中的反應來分析現象；④設出NO的體積為XL，NO2的體積為YL，則有X+Y=6 ①，然后根據和氨氣反應時得失電子數守恒可有：2X+4Y=7×3 ②，將兩式聯立即可解得．

（1）銅與濃硝酸在加熱條件下生成二氧化氮，所以分液漏斗中盛放為濃硝酸；常溫下濃硝酸遇到鐵發生鈍化形成致密氧化膜，阻止反應進行，所以用銅不選擇鐵制備二氧化氮；故：常溫下，Fe在濃硝酸中發生鈍化，阻止反應進一步發生，無法制取NO2；（2）二氧化氮是酸性氣體，不能用堿性干燥劑，所以不能選堿石灰，干燥管B、D中只能盛裝固體干燥劑，所以不能選濃硫酸，只能選無水氯化鈣或五氧化二磷，E裝置中的水蒸氣可進入集氣瓶C中，所以使用裝置干燥管D，防止E裝置中的水蒸氣進入集氣瓶C中；（3）根據氧化還原反應的原理知：反應物NO2中氮元素的化合價是+4價，產物NaNO2中氮元素的化合價是+3價，所以N元素化合價最高的含氮化合物是NaNO3，結合同一化學反應方程式中各元素的原子守恒可知，該反應的方程式為2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，故答案為：2；2；NaNO3；1；1；(4)①A中銅與濃硝酸反應NO2進入E濃硫酸干燥，然后進入C冰水混合物冷卻使二氧化氮液化分離，剩余的NO進入B與氧氣反應，最后連接尾氣處理裝置F，所以儀器連接順序為：AECBF。②因NO易被氧化，若裝置中存在氧氣則不能說明NO的存在，所以反應前先通入N2目的是排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化；③因NO與氧氣反應生成二氧化氮，則觀察到B中燒瓶內通入O2后，無色氣體變成紅棕色；裝置C的作用是：已知氣體液化溫度：NO2：21℃，NO：-152℃，所以通過冰水混合物的冷卻二氧化氮變為液體，一氧化氮仍為氣體，使二者分離；④設NO的體積為XL，NO2的體積為YL，根據混合氣體的體積為6L，則有X+Y=6 ①，氨氣反應時，NO和NO2得電子，而氨氣失電子，根據得失電子數守恒可有：2X+4Y=7×3 ②，將兩式聯立即可解得X=1.5，Y=4.5，則有X：Y=1：3。