Question

16．研究NO₂等大氣污染氣體的處理及利用的方法具有重要意義．用下列裝置制備如圖1、收集二氧化氮?dú)怏w，并探究其性質(zhì)．

（1）儀器M的名稱是分液漏斗．
（2）干燥管B中盛放的干燥劑是無水氯化鈣或五氧化二磷
（3）E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O．（填“無水氯化鈣”或“堿石灰”）
（4）若用上述裝置收集NO氣體，采用的收集裝置是G（城“F”“G”）．
（5）利用氨水可以將SO₂和NO₂吸收，減少污染．同時變廢為寶，其原理如圖2所示．
①NO₂與NH₄HSO₃反應(yīng)時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：2
②某廢氣中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為1.5%，某工廠用該方法處理22.4m3時該廢氣，生成N₂體積為84L．（氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定）

Answer 1

分析 由實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)裝置可知，因Fe在濃硝酸中會發(fā)生鈍化，不用鐵屑，A中可用銅和濃硝酸反應(yīng)制備二氧化氮，Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O所以裝置A中的分液漏斗中盛裝的液體是濃硝酸，干燥管B、D中只能盛裝固體干燥劑，因堿石灰與二氧化氮反應(yīng)，所以選擇無水氯化鈣或五氧化二磷，干燥管D中干燥劑的作用是防止E裝置中的水蒸氣進(jìn)入集氣瓶C中，E裝置為尾氣處理裝置，且一氧化氮難溶于水，易與氧氣反應(yīng)，則收集NO選排水法，以此來解答．
（1）根據(jù)常見儀器的名稱分析解答；
（2）干燥管B盛裝固體干燥劑，干燥二氧化氮；
（3）E中二氧化氮在堿性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)；
（4）一氧化氮難溶于水，易與氧氣反應(yīng)，則收集NO選排水法；
（5）①化合價升高元素所在的反應(yīng)物是還原劑，化合價降低元素所在的反應(yīng)物是氧化劑；
②根據(jù)硫原子守恒以及根據(jù)方程式4NH₄HSO₃+2NO₂=N₂+4NH₄HSO₄計(jì)算．

解答 解：（1）儀器M為帶有玻璃活塞的漏斗，A中可用銅和濃硝酸反應(yīng)制備二氧化氮，Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，所以裝置A盛裝的液體是濃硝酸，該儀器名稱為分液漏斗，
故答案為：分液漏斗；
（2）二氧化氮是酸性氣體，不能用堿性干燥劑，所以不能選堿石灰，干燥管B中只能盛裝固體干燥劑，所以不能選濃硫酸，只能選無水氯化鈣或五氧化二磷，
故答案為：無水氯化鈣或五氧化二磷；
（3）反應(yīng)物NO₂中氮元素的化合價是+4價，發(fā)生歧化反應(yīng)，N元素化合價最高的含氮化合物是NaNO₃，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理知，則氮元素的化合價是+3價的產(chǎn)物為NaNO₂，結(jié)合同一化學(xué)反應(yīng)方程式中各元素的原子守恒可知，該反應(yīng)的方程式為：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，
故答案為：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O；
（4）一氧化氮為無色難溶于水密度與空氣接近的氣體，所以用排水法收集NO，選擇裝置G，
故答案為：G；
（5）①NO₂與NH₄HSO₃反應(yīng)，+4價的氮氧化+4價的硫，反應(yīng)的方程式為：4NH₄HSO₃+2NO₂=N₂+4NH₄HSO₄，氮的化合價降低，NO₂為氧化劑，硫化合價升高，NH₄HSO₃為還原劑，所以氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比=2：4=1：2，
故答案為：1：2；
②廢氣中SO₂的體積分?jǐn)?shù)為1.5%，某工廠用該方法處理22.4m3時該廢氣，含有二氧化硫的物質(zhì)的量為22.4×10³L×1.5%÷22.4L/mol=15mol，根據(jù)硫原子守恒n（SO₂）=n（NH₄HSO₃）
，4NH₄HSO₃+2NO₂=N₂+4NH₄HSO₄，生成N₂的物質(zhì)的量為n（N₂）=$\frac{1}{4}$n（NH₄HSO₃）=15mol×$\frac{1}{4}$，生成N₂體積為V=nv_m=15mol×$\frac{1}{4}$×22.4L/mol=84L，
故答案為：84L．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握二氧化氮的制備原理、實(shí)驗(yàn)裝置的作用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．