Question

已知，室溫下存在反應3HNO₂═HNO₃+2NO↑+H₂O；在酸性溶液中，NO

- 2

可將MnO

- 4

還原為Mn²⁺且無氣體生成．某化學興趣小組設計了如下探究實驗：

請回答下列問題：
（1）裝置A的試管中發生反應的化學方程式是

 

．
（2）B瓶中可以觀察到的現象是

 

，C瓶出來的氣體是

 

．
（3）實驗時觀察到D管內固體顏色逐漸變為白色．據此甲同學認為D管中生成物是NaNO₃，而乙同學則認為D管中生成的是NaNO₂，如何證明乙同學的觀點正確？

 

（4）E裝置的作用是

 

．
（5）同學們經討論認為上述裝置仍有缺陷，為了避免D管中生成NaOH，你認為應該進行的改進是

 

，
并畫出裝置圖．

Answer 1

分析：（1）A裝置為C與HNO₃（濃）反應，生成二氧化碳、二氧化氮和水；
（2）A中產生的NO₂，進入B中與水反應生成硝酸，硝酸再溶解銅；即使有未反應完全的NO₂，被C中NaOH吸收；
（3）根據題目給的信息可知：①常溫下HNO₂不穩定；②在酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn²⁺，使溶液紫色褪去．據此設計；
（4）有毒氣體，不能直接排放到空氣中；
（5）過氧化鈉與水反應，進入D管氣體應干燥，畫裝置圖時，要注意注明藥品或試劑名稱．

解答：解：（1）A裝置為C與HNO₃（濃）反應制取NO₂，反應方程式為C+4HNO₃（濃）

△   .

CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+4HNO₃（濃）

△   .

CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（2）A中產生的NO₂，進入B中與水反應生成硝酸，硝酸再與銅反應，方程式為 3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（HO₃）₂+2NO↑+4H₂O，所以，溶液逐漸變藍．即使有未反應完全的NO₂，被C中NaOH吸收，從C中出來的氣體為NO，
故答案為：產生無色氣體，溶液逐漸變藍；NO；
（3）根據題目給的信息可知：①常溫下HNO₂不穩定；②在酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn²⁺，使溶液紫色褪去，據此設計方案．
方法Ⅰ：將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產生無色氣體并在液面上方變為紅棕色，則D中產物是亞硝酸鈉．反應的離子方程式是3NO₂^-+2H⁺═NO₃^-+2NO↑+H₂O
方法Ⅱ：將生成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產物是亞硝酸鈉，反應的離方程式是5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，
故答案為：方案Ⅰ：將生成物置于試管中，加入稀硫酸　產生無色氣體并在液面上方變為紅棕色3NO₂^-+2H⁺═NO₃^-+2NO↑+H₂O；
方案Ⅱ：將生成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液　溶液紫色褪去，5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
（4）D中可能有未反應完全的NO，NO有毒氣體，不能直接排放到空氣中，通過E裝置吸收，以免污染空氣，
故答案為：吸收D中未反應完的NO，以免污染空氣；
（5）過氧化鈉與水反應生成NaOH，進入D管氣體應干燥，故應在C、D之間增加一個盛濃硫酸的洗氣瓶（或裝無水CaCl₂的干燥管），可設計圖為，
故答案為：在C、D之間增加一個盛濃硫酸的洗氣瓶（或裝無水CaCl₂的干燥管），．

點評：本題為綜合探究實驗題，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，首先要明確該實驗的目的，然后圍繞該實驗目的，分析題給實驗裝置中可能涉及的反應原理及裝置作用，最后緊扣題意回答有關的問題．