Question

12．某化學(xué)課外活動小組通過實驗研究NO₂的性質(zhì)．
已知：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
任務(wù)1：利用圖1所示裝置探究NO₂能否被NH₃還原（K₁、K₂為止水夾，夾持固定裝置略去）．

（1）E裝置中制取NO₂反應(yīng)的化學(xué)方程式是Cu+4HNO₃ （濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
（2）若NO₂能夠被NH₃還原，預(yù)期觀察到C裝置中的現(xiàn)象是C裝置中混合氣體顏色變淺．
（3）實驗過程中，未能觀察到C裝置中的預(yù)期現(xiàn)象．該小組同學(xué)從反應(yīng)原理的角度分析了原因，認(rèn)為可能是：
①NH₃還原性較弱，不能將NO₂還原；
②在此條件下，NO₂的轉(zhuǎn)化率極低；
③在此條件下，該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率極慢．
（4）此實驗裝置存在一個明顯的缺陷是缺少尾氣吸收裝置．
任務(wù)2：探究NO₂能否與Na₂O₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)．
（5）實驗前，該小組同學(xué)提出三種假設(shè)．
假設(shè)1：二者不反應(yīng)；
假設(shè)2：NO₂能被Na₂O₂氧化；
假設(shè)3：NO₂能被Na₂O₂還原．
（6）為了驗證假設(shè)2，該小組同學(xué)選用任務(wù)1中的B、D、E裝置，將B中的藥品更換為Na₂O₂，另選F裝置（如圖2所示），重新組裝，進(jìn)行實驗．
①裝置的合理連接順序是（某些裝置可以重復(fù)使用）EDBDF或EDBF．
②實驗過程中，B裝置中淡黃色粉末逐漸變成白色．經(jīng)檢驗，該白色物質(zhì)為純凈物，且無其他物質(zhì)生成．推測B裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃．

Answer 1

分析 （1）濃硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水；
（2）若NO₂能夠被NH₃還原，則混合氣體的顏色將變淺；
（3）實驗過程中，未能觀察到C裝置中的預(yù)期現(xiàn)象，說明二氧化氮反應(yīng)的量很少，可能是反應(yīng)速率降低，或者二氧化氮的轉(zhuǎn)化率較低；
（4）有毒氣體不能直接排空；
（5）NO₂能被Na₂O₂還原；
（6）①驗證假設(shè)2，首先要制取二氧化氮，因為水能和過氧化鈉反應(yīng)，所以要除去水的干擾，使二氧化氮?dú)怏w通過過氧化鈉，最后要進(jìn)行尾氣處理；
②過氧化鈉變成白色固體且為純凈物，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中元素化合價的變化確定生成物．

解答 解：（1）濃硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，反應(yīng)方程式為：Cu+4HNO₃ （濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4HNO₃ （濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（2）二氧化氮是紅棕色氣體，如果能被氨氣還原，生成無色氣體氮?dú)猓瑒tC裝置中混合氣體顏色變淺，
故答案為：C裝置中混合氣體顏色變淺；
（3）造成未能觀察到C裝置中的預(yù)期現(xiàn)象可能原因是：在此條件下，該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率極慢或NO₂的轉(zhuǎn)化率極低導(dǎo)致反應(yīng)現(xiàn)象變化不明顯，
故答案為：在此條件下，該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率極慢；
（4）二氧化氮是有毒氣體，氨氣是有刺激性氣味的氣體，所以都不能直接排空，要進(jìn)行尾氣處理才能排空，
故答案為：缺少尾氣吸收裝置；
（5）NO₂能被Na₂O₂還原，故答案為：NO₂能被Na₂O₂還原；
（6）①驗證假設(shè)2，首先要用E裝置制取二氧化氮，因為制取的二氧化氮?dú)怏w中含有水蒸氣，水能和過氧化鈉反應(yīng)而造成干擾，所以要用D裝置除去水蒸氣，然后較純凈的二氧化氮通過B裝置，未反應(yīng)的二氧化氮有毒不能直接排空，所以最后要進(jìn)行尾氣處理，選用F裝置處理尾氣，所以裝置的合理連接順序是EDBDF或EDBF，
故答案為：EDBDF或EDBF；
②B裝置中淡黃色粉末逐漸變成白色．經(jīng)檢驗，該白色物質(zhì)為純凈物，且無其他物質(zhì)生成，過氧化鈉作氧化劑，則二氧化氮中氮元素失電子化合價升高而作還原劑，所以氮元素只能轉(zhuǎn)化為+5價，且生成物是純凈物，所以是硝酸鈉，反應(yīng)方程式為2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃，
故答案為：2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃．

點(diǎn)評 本題考查了探究二氧化氮性質(zhì)的實驗，根據(jù)元素的化合價來預(yù)測物質(zhì)具有的性質(zhì)，然后根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷物質(zhì)具有的性質(zhì)，題目難度中等．