Question

亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂， 可由NO与Cl₂在通常条件下反应得到。某学习小组在实验室用如图所示装置制备NOCl。

已知：亚硝酰氯(NOCl)的熔点为-64.5℃、沸点为-5.5℃， 气态呈黄色，液态时呈红褐色，易与水反应。

请回答下列问题：

(1)装置A中仪器a的名称是____________。

(2)实验开始时，应先打开K₂，再打开____________（填K₁”或K₃”），通入一段时间气体，其目的是____________。

(3)实验时利用装置B除去某些杂质气体并通过观察B中的气泡来判断反应速率，装置B中的长直玻璃管还具有的作用是____________。

(4)装置C中应选用的试剂为____________(填试剂名称)。

(5)装置F的作用是____________。

(6)工业上可用间接电化学法除去NO，其原理如图所示，吸收塔中发生的反应为：NO+S₂O₄^2-+H ₂O——N₂+HSO₃^-(未配平)

①吸收塔内发生反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为________。

②阴极的电极反应式为_______。

(7)NOCl与H₂O反应生成HNO₂和HCl。请设计实验证明HNO₂是弱酸：_______。

Answer

圆底烧瓶 K1 排尽装置内的空气，防止NO被氧化 平衡气压，避免装置内压强过大 浓硫酸 冷凝收集亚硝酰氯 1：1 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 用玻璃棒蘸取NaNO2溶液滴在红色石蕊试纸上，若试纸变蓝，则说明HNO2是弱酸

【解析】

装置A是制备氯气的发生装置，装置B除去某些杂质气体并通过观察B中的气泡来判断反应速率，防止B中压强过大，检查装置是否堵塞，装置C是干燥气体，进入装置E中，推入NO气体，NO与Cl2在通常条件下反应产生亚硝酰氯(C1NO)，进入装置F中利用冰盐冷却收集亚硝酰氯，通过装置G可避免水蒸气进入，最后通入氢氧化钠溶液中处理尾气。

(1)根据仪器的结构可知：装置A中仪器a的名称是圆底烧瓶；

(2)NO容易与装置内空气中的氧气反应产生NO2，为避免空气的影响，要先排除装置中的空气，所以实验开始时，应先打开K2，再打开K1通入一段时间气体；

(3)反应产生气体速率快，B中气泡多，反应产生气体慢，B中气泡少，所以B装置可以观察气体产生的速率；同时若装置中气流过大，B中液体就会进入长直玻璃管，从而可降低气体压强，故实验时利用装置B除去某些杂质气体并通过观察B中的气泡来判断反应速率，装置B中的长直玻璃管还具有的作用是平衡气压，避免装置内压强过大；

(4)在装置E中Cl2与NO反应产生NOCl，由于NOCl易与水反应，为避免反应制取的NOCl与水接触、反应时要对制取的Cl2进行干燥，故装置C中是干燥剂，应选用浓硫酸；

(5)亚硝酰氯(NOC1)的熔点为-64.5℃、沸点为-5.5℃，装置F的作用是：冷凝收集亚硝酰氯；

(6)①工业上可用间接电化学法除去NO，吸收塔中硫代硫酸根离子与NO发生氧化还原反应，生成N2和HSO3-，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得发生反应的离子方程式为：2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-，在该反应中NO是氧化剂，S2O42-是还原剂，可见反应中氧化剂与还原剂的物质的量的比是1：1；

②阴极上HSO3-得到电子，发生还原反应，生成S2O42-，所以阴极的电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；

(7)NOCl与H2O反应生成HNO2和HCl。证明HNO2是弱酸的方法：用玻璃棒蘸取NaNO2溶液滴在红色石蕊试纸上，若试纸变蓝，则说明HNO2是弱酸。