Question

【題目】亞硝酸鈉(NaNO2)在纖維紡織品的染色和漂白、照相、生產橡膠、制藥等領域有廣泛應用，也常用于魚類、肉類等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行業中的用量有嚴格限制。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氣體產物的成分。

已知：①NO＋NO2＋2OH－===2NO2-＋H2O；

②氣體液化的溫度：NO2為21 ℃，NO為－152 ℃。

(1)為了檢驗裝置A中生成的氣體產物，儀器的連接順序(按左→右連接)為A、C、________、________、________。

(2)反應前應打開彈簧夾，先通入一段時間氮氣，排除裝置中的空氣，目的是________________________________________________________________________。

(3)在關閉彈簧夾、打開分液漏斗活塞、滴入70%硫酸后，A中產生紅棕色氣體。

①確認A中產生的氣體含有NO，依據的現象是________________________。

②裝置E的作用是_________________________________________________。

(4)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___________。

(5)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__________。

Answer 1

【答案】E D B 防止可能產生的NO被氧氣氧化成NO2，造成對A中反應產物檢驗的干擾 裝置D中通入氧氣后出現紅棕色氣體 冷凝，使NO2完全液化 4NO2＋O2＋4NaOH===4NaNO3＋2H2O 2NaNO2＋H2SO4===Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O

【解析】

本實驗是探究亞硝酸鈉與硫酸反應及氣體產物的成分。NaNO2中氮元素顯+3價，在酸性條件下能發生岐化反應，氮由+3價升高到+4價可產生NO2氣體，降到+2價可產生NO氣體，可推測NaNO2和H2SO4反應產物中可能含有NO2和NO氣體。NO2為紅棕色易液化的氣體，無色的NO氣體極易被O2氧化為NO2。根據NO、NO2的液化溫度和性質可知裝置D用于檢驗NO，裝置E用于檢驗并分離NO2，裝置B為尾氣處理裝置，NO2會干擾NO的檢驗，由此分析解答。

(1) NaNO2中氮元素顯+3價，在酸性條件下能發生岐化反應，氮由+3價升高到+4價可產生NO2氣體，降到+2價可產生NO氣體，可推測NaNO2與H2SO4反應產物中可能含NO和NO2。根據NO、NO2的液化溫度和性質可知裝置D用于檢驗NO，裝置E用于檢驗并分離NO2，裝置B為尾氣處理裝置，NO2會干擾NO的檢驗，所以為了檢驗裝置A中的氣體產物，儀器的連接順序是A、C、E、D、B；

(2)由于NO極易被空氣中的氧氣氧化為NO2，所以先通入一段時間氮氣，排出裝置中的空氣，防止可能產生的NO被氧化成NO2，造成對A中反應產物檢驗的干擾；

(3)①利用裝置D檢驗NO，根據2NO+O2=2NO2可知，開始時裝置D中無色，通入氧氣后出現紅棕色氣體即可證明NO的存在；

②裝置E的作用是降溫冷凝，使NO2完全液化，除去氣體中的NO2，避免干擾NO的檢驗；

(4)因為NO2、O2和水共同作用可以產生HNO3，所以裝置B中發生反應的化學方程式為4NO2＋O2＋4NaOH=4NaNO3＋2H2O；

(5)根據上述實驗探究可知，NaNO2和H2SO4反應產生NO2、NO。根據元素守恒、化合價升降守恒可寫出裝置A中發生反應的化學方程式是2NaNO2＋H2SO4=Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O。