Question

某化学课外活动小组通过实验探究NO能否与Na₂O₂反应以及反应后的产物，该小小组同学设计了如图所示装置(夹持仪器、连接用的乳胶管均已省略)。

经査阅资料知:①NO是不成盐氧化物；②2NO₂+2NaOH =NaNO₃+NaNO₂+H₂O。

回答下列问题：

（1）写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式：________________。

（2）为了完成实验，选择上图中的装置，其连接顺序为a→_______(按气流方向，用小写字母表示)；有同学认为该装置存在缺陷，则该缺陷是______________。

（3）连接好仪器，_____________，装入药品后，要通入一段时间的氮气，在滴入浓硝酸，点燃酒精灯，通入氮气的主要目的是_______________。

⑷装置E的作用是________________；能说明NO与Na₂O₂发生反应的实验现象是_____________。   

（5）探充NO与Na₂O₂反应的产物。

假设1：产物只有NaNO₃；假设2：_________________；

假设3：产物为NaNO₃和NaNO₂的混合物。

为验证反应产物，该小组同学准确称取反应后的固体3.50g，用煮沸并冷却后的蒸馏水配成100.00mL溶液，取10.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol·L^-1KMnO₄溶液(硫酸酸化)滴定，共消耗KMnO₄溶液20mL。滴定过程中发生反应的离子方程式为___________________，反应产物中NaNO₂的质量分数为_____(保留四位有效数字)

Answer

C +4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O h→i→d→e→b→c→f或g 缺少尾气处理装置 检验装置的气密性 排除装置中的空气，防止NO被空气中的O2氧化为NO2 制备NO D中固体由淡黄色变为白色 产物只有NaNO2 2MnO4 -+5NO2+6H+=5NO3- +2Mn2++3H2O 98.57%或0.99

【解析】（1）木炭与浓硝酸反应生成CO2和NO2，反应的化学方程式为C +4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O；

（2）实验过程中，利用木炭和浓硝酸反应生成的CO2、NO2混合气体通入E中，NO2可以和H2O反应生成HNO3和NO，金属Cu和稀HNO3反应生成NO，然后经过NaOH溶液，将其中的CO2吸收，此时剩余的气体是NO，用B中的氯化钙进行干燥，最后在D中检验NO和Na2O2是否反应，则根据气流方向，装置连接顺序为a→h→i→d→e→b→c→f或g；含有氮氧化物的尾气对环境有污染，应有尾气处理装置，这是装置的缺陷；

（3）装置连接好，要先检验装置气密性，再装药品进行实验；实验时先通一段时间的氮气，排除装置中的空气，防止NO被空气中的O2氧化为NO2，然后滴入浓硝酸，点燃酒精灯；

⑷装置E利用盛有的水与NO2反应制NO；若D中固体由淡黄色变为白色，即可说明NO与Na2O2发生了反应；

（5）按假设1、3逻辑关系，假设2为产物只有NaNO2；NaNO2中N元素为+3价，能被酸性KMnO4溶液氧化为NaNO3，离子反应为2MnO4-+5NO2-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O，滴定过程中消耗KMnO4的物质的量是2×10-3mol，根据方程式可知参加反应的NaNO2的物质的量为5×10-3mol，质量为5×10-3mol×69g/mol=0.345g，被滴定的10mL溶液中含有0.35g反应后的固体，则反应产物中NaNO2的质量分数为0.345g÷0.35g×100%=98.57%。

点睛：理解实验原理是解题关键，将木炭和浓硝酸反应生成的CO2、NO2混合气体通入E中，NO2可以和H2O反应生成HNO3和NO，金属Cu和稀HNO3反应生成NO，然后经过NaOH溶液，将其中的CO2吸收，防止干扰实验，此时剩余的气体是NO，用B中的氯化钙进行干燥，最后在D中检验NO和Na2O2是否反应，若发生反应则淡黄色固体Na2O2变为白色固体。装入药品后，先通入一段时间的氮气，再滴加浓硝酸，点燃酒精灯，这样可以排除装置中的空气，防止NO被空气中O2氧化为NO2。