Question

某些资料表明：NO、NO₂不能与Na₂O₂反应。某小组学生提出质疑，他们从理论上分析Na₂O₂和NO₂都有氧化性，根据化合价升降原则提出如下假设：

假设Ⅰ. Na₂O₂氧化NO₂； 假设Ⅱ. NO₂氧化Na₂O₂。

请回答下列问题：

（1）甲同学设计如图1所示实验装置：

图1

①试管A中反应的离子方程式是___________________________________________________。

②待试管B中收集满气体，向试管B中加入适量Na₂O₂粉末，塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将带火星的木条迅速伸进试管内，木条复燃。甲同学据此认为假设Ⅱ正确；乙同学认为该装置不能达到实验目的，为达到实验目的，应在A、B之间增加一个装置，该装置的作用是__________________________________________________________________。

③乙同学用改进后的装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失，带火星的木条未复燃。得出结论：假设Ⅰ正确。NO₂和Na₂O₂反应的化学方程式是_____________________。

（2）丙同学认为NO易与O₂发生反应，应更易被Na₂O₂氧化，查阅资料知：

ⅰ) 2NO＋Na₂O₂===2NaNO₂；

ⅱ) 6NaNO₂＋3H₂SO₄===3Na₂SO₄＋2HNO₃＋4NO↑＋2H₂O；

ⅲ)酸性条件下，NO或NO都能与MnO反应生成NO和Mn^2＋。

丙同学用图2所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na₂O₂的反应：

图2

①b装置中观察到的主要现象是__________________________________________________，f装置的作用是_________________________________________________________________。

②在反应前，先打开弹簧夹，通入一段时间N₂，其目的是____________________________

③充分反应后，检验d装置中发生反应的实验是___________________________。

Answer

Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 除去生成的NO2中混有的水蒸气 Na2O2＋2NO2===2NaNO3 铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色，有气泡产生 吸收未反应的NO 将装置中的空气排出 取d装置中产物少许，加入稀硫酸，若产生无色气体，遇到空气变为红棕色，则产物是NaNO2，反之为NaNO3

【解析】（1）①试管A中利用铜和浓硫酸反应制备二氧化氮，该反应的离子方程式是Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。

②待试管B中收集满气体，向试管B中加入适量Na2O2粉末，塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将带火星的木条迅速伸进试管内，木条复燃，说明有氧气生成。由于A中制备的二氧化氮含有一定量的水蒸气，而水蒸气可以和过氧化钠反应生成氧气，故乙同学认为该装置不能达到实验目的，为达到实验目的，应在A、B之间增加一个可以除去NO2中混有的水蒸气的装置，以排除实验干扰。

③乙同学用改进后的装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失，带火星的木条未复燃。得出结论：假设Ⅰ正确。NO2和Na2O2反应的化学方程式是Na2O2＋2NO2===2NaNO3。

（2）由图中信息可知，a装置制备二氧化氮气体，b装置用于制备NO气体，c装置用于干燥NO，d装置用于NO与过氧化钠混合，e装置用于防止f装置的水蒸气进入d装置干扰实验，f装置用于尾气处理，防止剩余的NO污染空气。

①b装置中观察到的主要现象是铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色，有气泡产生，f装置的作用是吸收未反应的NO。

②在反应前，先打开弹簧夹，通入一段时间N2，其目的是将装置中的空气排出，防止空气中的氧气干扰实验。

③充分反应后，检验d装置中发生反应后的产物究竟是NaNO2还是NaNO3。由题中信息可知， 6NaNO2＋3H2SO4===3Na2SO4＋2HNO3＋4NO↑＋2H2O，NO遇到空气中的氧气可以被氧化为红棕色的NO2，而NaNO3不与稀硫酸反应，故实验方法是：取d装置中产物少许，加入稀硫酸，若产生无色气体，遇到空气变为红棕色，则产物是NaNO2，反之为NaNO3。