Question

某化學課外活動小組通過實驗探究NO₂的性質。已知：2NO₂＋2NaOH=NaNO₃＋NaNO₂＋H₂O。
任務1：利用如圖所示裝置探究NO₂能否被NH₃還原(K₁、K₂均為止水夾，夾持裝置已略去)。

(1)E裝置中制取NO₂的化學反應方程式是____________________________
____________________________________________。
(2)若NO₂能夠被NH₃還原，預期在C裝置中觀察到的現象是________________________________________________________________。
(3)實驗過程中，未能觀察到C裝置中的預期現象。該小組同學從反應原理的角度分析了原因，認為有以下三種可能：
①NH₃還原性較弱，不能將NO₂還原；
②在此條件下，NO₂的轉化率極低；
③______________________________________________________________。
(4)此實驗裝置中一個明顯的缺陷是__________________________________。
任務2：探究NO₂能否與Na₂O₂發生氧化還原反應。
(5)實驗前，該小組同學提出三種假設。
假設1：二者不反應；
假設2：NO₂能被Na₂O₂氧化；
假設3：________________________________________________________。
(6)為了驗證假設2，該小組同學選用任務1中的B、D、E裝置，將B中的藥品更換成Na₂O₂，另選F裝置(如圖所示)，重新組裝進行實驗。

①裝置的合理連接順序是(某些裝置可以重復使用)________。
②實驗過程中，B裝置中的粉末由淡黃色逐漸變成白色。經檢驗，該白色物質為純凈物，且無其他物質生成。推測B裝置中發生反應的化學方程式為__________________________________

Answer 1

(1)Cu＋4HNO₃(濃)=Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O　(2)C裝置中混合氣體的顏色變淺　(3)在此條件下，該反應的化學反應速率極小　(4)缺少尾氣吸收裝置　(5)NO₂能被Na₂O₂還原(其他合理答案也可)
(6)①EDBDF　②2NO₂＋Na₂O₂=2NaNO₃

(1)E中濃硝酸與銅片發生反應生成NO₂：Cu＋4HNO₃(濃)=Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O。(2)裝置A用于制備NH₃，NH₃被堿石灰干燥后進入裝置C中，裝置E中生成的NO₂經無水CaCl₂干燥后也進入裝置C中，由于NO₂具有氧化性，NH₃具有還原性，若NO₂能被NH₃還原，則在裝置C中發生的反應為6NO₂＋8NH₃=7N₂＋12H₂O，隨著紅棕色的NO₂被消耗，裝置C中混合氣體的顏色逐漸變淺。(3)該同學是從反應原理探究NO₂與NH₃的反應，若在實驗過程中，未能觀察到C裝置中的預期現象，需從二者是否能發生反應、能反應但NO₂的轉化率很低或者能反應但反應速率很小，短時間內NO₂的消耗量很少，短時間內看不到明顯的現象。(4)由于多余的NH₃、NO₂會從裝置C中豎放的玻璃管中逸出，從而會對環境造成影響，所以該實驗需在裝置C中豎放的玻璃管處連接一個尾氣處理裝置。(5)根據價態分析，NO₂中氮元素處于中間價態，既有氧化性，又有還原性，Na₂O₂中的O元素也是處于中間價態，也具有氧化性和還原性，所以假設3應該是NO₂能被Na₂O₂還原(或NO₂能氧化Na₂O₂)。(6)①選擇E裝置制備NO₂，選擇D裝置干燥NO₂，選擇B裝置盛放Na₂O₂，選擇F裝置進行尾氣處理，為防止F裝置中的少量水蒸氣對反應產生干擾，最好在B、F裝置之間再加裝D裝置，故裝置連接順序為E→D→B→D→F。②假設2是NO₂能被Na₂O₂氧化，根據B裝置中的實驗現象“粉末由淡黃色逐漸變成白色”，說明Na₂O₂與NO₂發生了反應，NO₂為還原劑，分子中N元素的化合價升高至＋5，反應產物又只有一種，推知為NaNO₃，推測B裝置中發生反應的化學方程式為2NO₂＋Na₂O₂=2NaNO₃。