Question

【题目】五氧化二氮（N2O5)是有机合成中常用的绿色硝化剂，可用NO2与O3反应制得。某化学兴趣小组设计如下实验装置制备N2O5 (部分装置略去)。

（1）铜和浓硝酸反应的离子方程式为____________________________。

加入浓硝酸后，装置Ⅰ中烧瓶上部可观察到的现象是______________。

（2）仪器a的名称为______________，该仪器中盛装的试剂是______________（填标号）。

A．生石灰 B．浓硫酸 C．碱石灰 D．五氧化二磷

（3）已知下列物质的有关数据。

物质	熔点/℃	沸点/℃
N2O5	41	32 (升华）
N2O4	-11	24

装置Ⅱ中持续通入O3，为得到尽可能多的纯净的N2O5，温度控制在24℃32℃。

收集到的N2O5固体中含有液态物质，可能原因是_________________。

（4）装置Ⅲ的作用是____________________________________。

（5）化学兴趣小组用制得的N2O5制备少量对硝基甲苯（，相对分子质量137）。步骤如下：在三口烧瓶中放入催化剂和30 mL N2O5的CH2Cl2溶液（N2O5的浓度为lmol·L-1）， 30℃时，滴加15mL甲苯，充分反应得对硝基甲苯 1.73g。回答下列问题：

①制备对硝基甲苯的化学方程式为__________________________。

②N2O5生成对硝基甲苯的转化率为_______________。

Answer 1

【答案】 Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O 有红棕色气体生成 球形干燥管 D 干燥不完全，导致有硝酸生成 安全瓶、防止倒吸 +N2O5+H2O 21.05%

【解析】(1)铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应的离子方程式为Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O，生成的二氧化氮是红棕色气体，加入浓硝酸后，装置Ⅰ中烧瓶上部可观察到的现象为有红棕色气体生成，故答案为：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O；有红棕色气体生成

(2)仪器a为球形干燥管，二氧化氮的水溶液显酸性，应该选用酸性干燥剂，由于浓硫酸具有强氧化性，可能会氧化二氧化氮，故不选，应该选用五氧化二磷，故选D；

(3)装置Ⅱ中持续通入O3，为得到尽可能多的纯净的N2O5，温度控制在24℃32℃。若干燥不完全，N2O5会与水反应生成硝酸，导致收集到的N2O5固体中含有液态物质，故答案为：干燥不完全，导致有硝酸生成；

(4)N2O5易溶于水，装置Ⅲ可以起到安全瓶的作用、防止倒吸，故答案为：安全瓶、防止倒吸；

(5)①根据题意制备对硝基甲苯，可以由甲苯在催化剂时与N2O5反应得到，反应的化学方程式为+N2O5+H2O，故答案为：+N2O5+H2O；

②30 mL N2O5的CH2Cl2溶液(N2O5的浓度为lmol·L-1)中含有0.03molN2O5，理论上得到0.06mol对硝基甲苯，1.73g对硝基甲苯的物质的量为=mol，N2O5生成对硝基甲苯的转化率为×100%=21.05%，故答案为：21.05%。