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(夹持固定装置已略去)。

请回答下列问题：

（1）E装置中制取NO₂的化学方程式是_____________________________。

（2）若NO₂能被NH₃还原，预期观察到C装置中的现象是________________。

（3）此实验装置存在的一个明显缺陷是_______________________________________。

任务2：探究NO₂能否与Na₂O₂发生氧化还原反应。

（4）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：________________________________________________。

（5）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中的药品更换为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装置中淡黄色粉末逐渐变成白色。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

Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 气体颜色逐渐变浅 缺少尾气处理装置 NO2能被Na2O2还原 E→D→B→D→F 2NO2＋Na2O2===2NaNO3

【解析】

（1）浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、二氧化氮和水；
（2）若NO2能够被NH3还原，则混合气体的颜色将变浅；
（3）实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象，说明二氧化氮反应的量很少，可能是反应速率降低，或者二氧化氮的转化率较低；
（4）有毒气体不能直接排空；
（5）NO2能被Na2O2还原；
（6）①验证假设2，首先要制取二氧化氮，因为水能和过氧化钠反应，所以要除去水的干扰，使二氧化氮气体通过过氧化钠，最后要进行尾气处理；
②过氧化钠变成白色固体且为纯净物，根据氧化还原反应中元素化合价的变化确定生成物。

（1）E装置中浓硝酸与铜片发生反应生成NO2，反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；

（2）A装置用于制备NH3，NH3被碱石灰干燥后进入C装置，E装置生成的NO2经无水CaCl2干燥后也进入C装置，由于NO2具有氧化性，NH3具有还原性，故在C装置中发生反应：6NO2＋8NH3＝7N2＋12H2O2，随着红棕色的NO2被消耗，C装置中气体的颜色逐渐变浅；所以若NO2能够被NH3还原，预期观察到C装置中的现象是C装置中混合气体颜色变浅；

（3）由于多余的NH3、NO2会从C装置中竖直的玻璃导管中逸出，污染环境，所以缺陷是缺少尾气吸收装置；

（4）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中的氧元素也处于中间价态，既有氧化性又有还原性，所以假设3应是NO2能被Na2O2还原；

（5）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装置中蒸发出的少量水蒸气对B装置中的反应产生干扰，最好在B、F装置间再加D装置，故装置连接顺序为EDBDF；

②假设2是NO2能被Na2O2氧化，根据B装置产生的实验现象“淡黄色粉末逐渐变成白色”可知Na2O2与NO2发生了反应，NO2为还原剂，分子中氮元素的化合价升高到＋5价，反应产物又只有一种，因此推知发生的反应为2NO2＋Na2O2＝2NaNO3。