Question

17．亚硝酸钠是重要的防腐剂．某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料，设计如下装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠（夹持装置和A中加热装置已略，已密性已检验）
【查阅资料】
①HNO₂为弱酸，室温下存在反应3HNO₂=HNO₃+2NO↑+H₂O；
②在酸性溶液中，NO₂可将MnO₄还原为Mn²且无气体生产；
③NO不与碱反应，可被酸性KMnO₄溶液氧化为硝酸．
【实验操作】
①关闭弹簧夹，打开A中分液漏斗活塞，滴加一定量浓硝酸，加热；
②一段时间后停止加热；
③从C中取少量固体，检验是否是亚硝酸钠．
（1）A中反应的化学方程式是C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（2）B中观察的主要现象是溶液变蓝，铜片溶解，导管口有无色气体冒出．
（3）检验C中产物有亚硝酸钠的实验方案（简述实验步骤、现象及结论）及相关的离子反应方程式为将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠．反应的离子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O，或将生成物置于试管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠，反应的离子方程式是5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O．
（4）经检验C产物中亚硝酸钠含量较少．
a．甲同学认为C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠．生成碳酸钠的化学方程式是2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂．为排除干扰，甲在B、C装置间增加一个U形管，U形管中盛放的试剂应是碱石灰（写名称）．
b．乙同学认为上述装置改进后，还会有空气参与反应导致产品不纯，所以在实验操作①之前应增加一步操作，该操作是打开弹簧夹，通入N₂一段时间．

Answer 1

分析 （1）装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水，依据氧化还原反应电子守恒和 原子守恒配平；
（2）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；
（3）依据亚硝酸钠具有氧化性或还原性，选择还原剂或氧化剂发生的反应现象证明产物中是否是亚硝酸钠；
（4）a、生成碳酸钠的反应是二氧化碳和过氧化钠发生的反应，生成碳酸钠和氧气；
b、为避免装置中的空气导致产品不纯，需要打开弹簧夹通入氮气排净装置中的空气．

解答 解：（1）装置A中是浓硝酸和碳加热发反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水，反应的化学方程式为C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案为：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（2）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，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，硝酸和铜反应生成硝酸铜，一氧化氮和水，所以反应现象为溶液变蓝，铜片溶解，导管口有无色气体冒出；通过装置C中的过氧化钠吸收一氧化氮、二氧化碳，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，
故答案为：溶液变蓝，铜片溶解，导管口有无色气体冒出；除去未反应的NO，防止污染空气；
（3）检验亚硝酸钠的实验设计为将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠．反应的离子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O，或将生成物置于试管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠，反应的离子方程式是5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，
故答案为：将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠．反应的离子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O，或将生成物置于试管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠，反应的离子方程式是5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
（4）a、生成碳酸钠的反应是二氧化碳和过氧化钠发生的反应，反应的化学方程式为：2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂，通过装置C中的过氧化钠吸收一氧化氮、二氧化碳，一氧化氮是污染性气体，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；为排除干扰在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应碱石灰，用来吸收二氧化碳；
故答案为：2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂；碱石灰；
b．为避免装置中的空气导致产品不纯，需要打开弹簧夹通入氮气排净装置中的空气，
故答案为：打开弹簧夹，通入N₂一段时间．

点评 本题考查了物质制备实验方案的设计和信息判断，物质性质的理解应用，注意实验过程中的反应现象分析，掌握基础是关键，题目难度中等．