Question

某化学课外活动小组通过实验探究NO₂的性质。已知：2NO₂＋2NaOH=NaNO₃＋NaNO₂＋H₂O。

任务1：利用如图所示装置探究NO₂能否被NH₃还原(K₁、K₂均为止水夹，夹持装置已略去)。

(1)E装置中制取NO₂的化学反应方程式是____________________________

____________________________________________。

(2)若NO₂能够被NH₃还原，预期在C装置中观察到的现象是________________________________________________________________。

(3)实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为有以下三种可能：

①NH₃还原性较弱，不能将NO₂还原；

②在此条件下，NO₂的转化率极低；

③______________________________________________________________。

(4)此实验装置中一个明显的缺陷是__________________________________。

任务2：探究NO₂能否与Na₂O₂发生氧化还原反应。

(5)实验前，该小组同学提出三种假设。

假设1：二者不反应；

假设2：NO₂能被Na₂O₂氧化；

假设3：________________________________________________________。

(6)为了验证假设2，该小组同学选用任务1中的B、D、E装置，将B中的药品更换成Na₂O₂，另选F装置(如图所示)，重新组装进行实验。

①装置的合理连接顺序是(某些装置可以重复使用)________。

②实验过程中，B装置中的粉末由淡黄色逐渐变成白色。经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成。推测B装置中发生反应的化学方程式为__________________________________

Answer

(1)Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (2)C装置中混合气体的颜色变浅 (3)在此条件下，该反应的化学反应速率极小 (4)缺少尾气吸收装置 (5)NO2能被Na2O2还原(其他合理答案也可)

(6)①EDBDF ②2NO2＋Na2O2=2NaNO3

【解析】(1)E中浓硝酸与铜片发生反应生成NO2：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。(2)装置A用于制备NH3，NH3被碱石灰干燥后进入装置C中，装置E中生成的NO2经无水CaCl2干燥后也进入装置C中，由于NO2具有氧化性，NH3具有还原性，若NO2能被NH3还原，则在装置C中发生的反应为6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O，随着红棕色的NO2被消耗，装置C中混合气体的颜色逐渐变浅。(3)该同学是从反应原理探究NO2与NH3的反应，若在实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象，需从二者是否能发生反应、能反应但NO2的转化率很低或者能反应但反应速率很小，短时间内NO2的消耗量很少，短时间内看不到明显的现象。(4)由于多余的NH3、NO2会从装置C中竖放的玻璃管中逸出，从而会对环境造成影响，所以该实验需在装置C中竖放的玻璃管处连接一个尾气处理装置。(5)根据价态分析，NO2中氮元素处于中间价态，既有氧化性，又有还原性，Na2O2中的O元素也是处于中间价态，也具有氧化性和还原性，所以假设3应该是NO2能被Na2O2还原(或NO2能氧化Na2O2)。(6)①选择E装置制备NO2，选择D装置干燥NO2，选择B装置盛放Na2O2，选择F装置进行尾气处理，为防止F装置中的少量水蒸气对反应产生干扰，最好在B、F装置之间再加装D装置，故装置连接顺序为E→D→B→D→F。②假设2是NO2能被Na2O2氧化，根据B装置中的实验现象“粉末由淡黄色逐渐变成白色”，说明Na2O2与NO2发生了反应，NO2为还原剂，分子中N元素的化合价升高至＋5，反应产物又只有一种，推知为NaNO3，推测B装置中发生反应的化学方程式为2NO2＋Na2O2=2NaNO3。