Question

【题目】亚硝酸钠(NaNO2)被称为工业盐，在漂白、电镀等方面应用广泛。以木炭、浓硝酸、水和铜为原料制备亚硝酸钠的装置如图所示：

已知：室温下，①2NO+Na2O2=2NaNO2；

②3NaNO2+3HCl=3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O；

③酸性条件下，NO或NO2-都能与MnO4-反应生成NO3-和Mn2+。

请按要求回答下列问题：

（1）检査完该装置的气密性，装入药品后，实验开始前通入一段时间气体Ar，然后关闭弹簧夹，再滴加浓硝酸，加热控制B中导管均匀地产生气泡。上述操作的作用是___。

（2）B中观察到的主要现象是___；

（3）A装置中反应的化学方程式为___；

（4）D装置中反应的离子方程式___；

（5）预测C中反应开始阶段，固体产物除NaNO2外，还含有的副产物有Na2CO3和___。为避免产生这些副产物，应在B、C装置间增加装置E，则E中盛放的试剂名称为___。

（6）利用改进后的装置，将3.12gNa2O2完全转化成为NaNO2，理论上至少需要木炭___g。

Answer 1

【答案】排尽空气，防止生成的NO被O2氧化 红棕色气体消失，铜片溶解，溶液变蓝，导管口有无色气泡冒出 C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O 3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O NaOH 碱石灰 0.48

【解析】

A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水，装置B中是A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸和铜反应生成硝酸铜，一氧化氮和水；装置C中过氧化钠吸收一氧化氮反应生成亚硝酸钠，最后通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮，防止污染空气，
（1）一氧化氮容易与空气中的氧气反应生成二氧化氮；
（2）A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水，二氧化氮在B中与水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸与铜反应生成硝酸铜和一氧化氮，据此描述反应现象；
（3）A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水；
（4）酸性条件下高锰酸钾氧化一氧化氮为硝酸盐，本身被还原为锰离子，可除去未反应的NO，防止污染空气；
（5）一氧化氮中混有二氧化碳和水蒸汽，二氧化碳和过氧化钠发生的反应生成碳酸钠和氧气，水与过氧化钠反应生成氢氧化钠，为避免产生这些副产物，应除去二氧化碳和水蒸气；
（6）根据发生的反应①C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O，②3NO2+H2O=2HNO3+NO；③2NO+Na2O2→2NaNO2进行计算。

（1）A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水，装置B中是A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸和铜反应生成一氧化氮，一氧化氮易被空气中的氧气氧化，实验开始前通入一段时间气体Ar，可排尽装置内的空气，防止生成的NO被O2氧化；

故答案为：排尽空气，防止生成的NO被O2氧化；
（2）A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水，二氧化氮在B中与水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸与铜反应生成硝酸铜和一氧化氮，所以B中观察到的主要现象是：红棕色气体消失，铜片溶解，溶液变蓝，导管口有无色气泡冒出；
故答案为：红棕色气体消失，铜片溶解，溶液变蓝，导管口有无色气泡冒出；
（3）A中浓硝酸和碳在加热的条件下发生反应生成二氧化氮、二氧化碳和水，化学方程式为：C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O；

故答案为：C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O；

（4）D装置中高锰酸钾能除去未反应的NO，防止污染空气，高锰酸钾能氧化一氧化氮生成硝酸根，本身被还原为二价锰离子，离子方程式：3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O；
故答案为：3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O；
（5）因为一氧化氮中混有二氧化碳和水蒸汽，二氧化碳和过氧化钠发生反应生成碳酸钠和氧气，水与过氧化钠反应生成氢氧化钠，故C产物中除亚硝酸钠外，还含有副产物碳酸钠和氢氧化钠，为避免产生这些副产物，应在B、C装置间增加盛有碱石灰的装置E，碱石灰能够吸收二氧化碳和水蒸气；
故答案为：NaOH；碱石灰；
（6），根据2NO+Na2O2=2NaNO2知，0.04mol过氧化钠完全反应，需要0.08molNO，设参加反应的碳为x mol，根据C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O；知生成4x molNO2，根据3NO2+H2O=2HNO3+NO可知4x molNO2与水反应生成4xmol×=xnmol硝酸和xmolNO，再根据3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可知，硝酸与铜反应生成的NO为xmol×=xmol，所以xmol+xmol=2xmol=0.08mol，得x=0.04mol，则C的质量=12g/mol×0.04mol=0.48g，
故答案为：0.48。