Question

亞硝酸鈉是一種工業鹽，在生產、生活中應用廣泛。現用下圖所示儀器（夾持裝置已省略）及藥品，探究亞硝酸鈉與硫酸反應及生成氣體產物的成分。已知：
①NO＋NO₂＋2OH^-＝2NO₂^-＋2H₂O
②氣體液化的溫度：NO₂  21℃、NO －152℃

（1）為了檢驗裝置A中生成的氣體產物，儀器的連接順序為（從左向右連接）：A→C→_______→_______→_______；組裝好儀器后，接下來進行的操作是________________。
（2）關閉彈簧夾，打開分液漏斗活塞，滴入70％的硫酸后, A中產生紅棕色氣體.
①確認A中產生氣體含有NO，依據的現象是_____________________________.
②裝置E的作用是_______________________________________________________
（3）如果向D中通入過量O₂,則裝置B中發生反應的化學方程式為________________.
如果沒有裝置C，對實驗結論造成的影響是______________________________。
（4）通過上述實驗探究過程，可得出裝置A中反應的化學方程式是_______________。
（5）工業生產中氮氧化物的排放會造成環境污染，可采用如下方法處理氮氧化物：
CH₄（g）＋2NO₂（g）＝N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－867kJ·mol^-1
CH₄（g）＋4NO（g）＝2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－1160kJ·mol^-1
則CH₄將NO₂還原為NO的熱化學方程式為：___________________________.

Answer 1

(1)E D B(2分)；檢驗裝置的氣密性（1分）    (2)①D中出現紅棕色氣體(2分)  ②冷凝，使NO₂完全液（2分）(3)4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃+2H₂O(2分)  水會與NO₂反應產生NO，影響NO的確定(2 分)
(4)2NaNO₂+H₂SO₄=Na₂SO₄+NO₂↑+NO↑+H₂O(2分)
(5) CH₄（g）＋4NO₂（g）＝4NO(g)＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－574kJ·mol^-1(2分)

試題分析：本題是實驗題。實驗題是同學們的難點。也是最難得分的題型。對于實驗題，首先需看清楚實驗目的是什么。在結合看清實驗流程，實驗操作，物質檢驗等知識會穿插其中。這題是一道實驗探究題，探究NaNO₂與H₂SO₄的反應。從所給裝置中，A顯然是發生裝置。B是NaOH溶液，可能是除雜裝置，C是濃硫酸，顯然是干燥裝置。D是熱水浴，并通入了O₂，需要通O₂檢驗的是NO氣體。E是冷水浴裝置。顯然是冷卻物質。由題中所給2個信息，第一個信息是NO與NO₂的混合氣體與NaOH發生歸中反應。第二個信息是NO、NO₂兩種氣體的物理性質。從液化的溫度來看，顯然NO₂比NO更易液化。A中三頸瓶，采用固液不加熱反應，還有一個彈簧夾用來控制通氮氣，顯然要氮氣，目的應是排除氧氣。因氧氣有氧化性。可能會對實驗結果產生干擾。通過上述信息就可以猜測出產生的兩種氣體可能是NO和NO₂。
（1）為了檢驗裝置A中生成的氣體產物，儀器的連接順序為（從左向右連接）：
Ａ是發生裝置，Ｃ是干燥除去水，NO和NO₂的分離，先分離NO₂因為更易液化。所以接E，NO₂分離后再檢驗NO，需通氧氣。接D。觀察到氣體從無色變成紅棕色。所以說明是NO。B是尾氣處理。吸收反應后剩余的NO和NO₂的混合氣體。在這里存在幾個先后問題，首先NO和NO₂的檢驗，根據液化溫度判斷得到NO₂更易液化，可以觀察到E中有紅棕色液體產生。而后NO會和氧氣生成NO₂。對于NO₂的檢驗會產生干擾。所以先檢驗NO₂。還有一問題就是除水，如果不除去水的話，NO₂會與H₂O反應生成NO，所以又會對NO的檢驗產生干擾，同時也影響NO₂的檢驗。還有一問題就是在A中藥品反應之前需通氮氣將O₂排出來。否則也會影響NO和NO₂的檢驗。裝置連接好之后，就是檢查裝置氣密性。
（2）關閉彈簧夾，打開分液漏斗活塞，滴入70％的硫酸后, A中產生紅棕色氣體。說明生成了NO₂氣體。
①確認A中產生氣體含有NO，是在D裝置中通O₂來檢驗的。觀察氣體是否變紅棕色。
②裝置E的作用是冷凝，是使NO₂完全液化。
（3）如果向D中通入過量O₂,不存在NO剩余，但有過量的O₂會與NO₂發生氧化還原反應，O₂降低，NO₂升高，所以可推斷出反應方程式為：4NO₂+O₂+4NaOH=4NaNO₃+2H₂O。如不干燥，水會與NO₂反應產生NO，影響NO的確定。
（4）通過上述實驗探究過程，可得出裝置A中反應應產生兩種氣體。+3價氮元素發生歧化反應。化學方程式是2NaNO₂+H₂SO₄=Na₂SO₄+NO₂↑+NO↑+H₂O。
（5）工業生產中氮氧化物的排放會造成環境污染，可采用如下方法處理氮氧化物：
CH₄（g）＋2NO₂（g）＝N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－867kJ·mol^-1
CH₄（g）＋4NO（g）＝2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－1160kJ·mol^-1
根據蓋斯定律上式×2-下式可得出：CH₄（g）＋4NO₂（g）＝4NO(g)＋CO₂（g）＋2H₂O（g）  △H＝－574kJ·mol^-1(2分)