10.某同学设计如图所示装置用粗铁粒与某浓度稀硝酸反应制取NO气体。

(1)当打开开关a，关闭开关b时，A中干燥管中观察到的实验现象是________________，烧杯B中盛的是________溶液。当________时关闭开关a，打开开关b，此时C中用排水法收集NO气体。当C中收集满气体后，关闭开关b，装置A中观察到的现象是______________________________________________________________。

(2)将a mol Fe与含b mol HNO3的稀溶液充分反应后，若硝酸的还原产物只有NO。试讨论分析烧杯A中最终溶液中的主要阳离子组成及其物质的量，将结果填入下表未完成的空格中。

取值范围 最终溶液中的主要阳离子及其物质的量 < = a mol Fe3+ 大于小于 = a mol Fe2+ > 解析　(1)A装置利用启普发生器原理，Fe与稀硝酸反应生成无色的NO气体，当遇干燥管中的O2时，则转变成红棕色的NO2气体，NO2用碱液吸收。当气体再变成无色时，说明装置中的O2已完全反应，则可用排水法收集NO。当关闭b时，A装置中继续产生NO，则会将干燥管中的HNO3压入烧杯内，从而与Fe脱离，反应停止。(2)铁与HNO3反应，可能生成Fe2+，也可能生成Fe3+，或二者的混合物。当铁过量时，反应化学方程式为3Fe+8H++2NO===3Fe2++2NO↑+4H2O;当HNO3过量时，反应化学方程式为Fe+4H++NO===Fe3++NO↑+2H2O。=时，刚好生成a mol Fe3+，HNO3没有剩余;<时，则HNO3过量，仍为a mol Fe3+，根据化学反应方程式，不难得出剩余的HNO3为(b-4a)mol。当=时，刚好生成a mol Fe2+，HNO3没有剩余。当>时，铁过量，以HNO3计算，b mol HNO3生成Fe2+为 mol。当<<时，可以分段计算，即先按反应化学方程式Fe+4H++NO===Fe3++NO↑+2H2O中HNO3完全反应来计算，然后过量的铁按Fe+2Fe3+===3Fe2+计算即可。

答案　(1)气体由无色逐渐变成红棕色　NaOH　气体又变无色　烧杯中液面上升，干燥管中液面下降，固体与溶液脱离

(2)

取值范围 最终溶液中的主要阳离子及其物质的量 < a mol Fe3+，(b-4a)mol H+ = a mol Fe3+ 大于小于 mol Fe3+，mol Fe2+ = a mol Fe2+ > mol Fe2+ 11.某化学活动小组想通过如图所示装置(夹持装置已略去)进行实验，探究Na2O2与NO反应的产物。

实验前，他们查阅有关资料得到如下信息：

①2NaNO32NaNO2+O2↑;

②NaNO2为白色粉末状固体，既有氧化性又有还原性;

③NaNO2溶液显弱碱性(原因：强碱弱酸盐的水解)。

实验开始时，先在A装置中加入适量的碳酸钙和足量稀硝酸，待不再有气体产生时，将铜丝插入稀硝酸中。

请回答下列问题：

(1)A装置中放入碳酸钙的目的是______________________________________________________________。

(2)装置B、C中的试剂分别是：B________、C________，E的作用是______________________________________________________________。

(3)如何检验反应中是否有氧气生成?_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

______________________________________________________________。

(4)假如Na2O2已反应完全，为确定D中固体产物的成分，甲同学将固体溶于水后，经测定发现溶液显强碱性，再向溶液中加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去。由此现象推断固体产物中可能含有的物质是________(填化学式)。

(5)乙同学取适量固体于试管中密闭加热，发现白色固体部分变为淡黄色。此现象说明固体中还可能含有的成分是________(填化学式)。根据以上推测，请写出Na2O2与NO反应的化学方程式________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

解析　本题探究NO与过氧化钠的反应，实验设计必须考虑如下因素：①产生NO时，要除尽装置中的空气;②装置必须干燥，防止水与过氧化钠反应;③排尽装置中的二氧化碳，防止二氧化碳与过氧化钠反应;④采取措施，防止空气进入装置。新信息挖掘：反应①暗示如果产物中有硝酸钠，受热会产生氧气;信息②暗示若D中固体呈黄色，一定有硝酸钠、亚硝酸钠以外的物质生成;亚硝酸钠具有还原性，加入强氧化剂如酸性高锰酸钾溶液，会发生反应，高锰酸钾溶液由红色变成无色。信息③暗示亚硝酸钠溶液呈弱碱性，若产物溶于水呈强碱性，说明有强碱生成。若显中性，说明没有亚硝酸钠生成。由以上分析，若Na2O2已反应完全，D中固体产物溶于水，溶液显强碱性说明含有Na2O，向溶液中加入酸性MnO4溶液，紫色褪去，说明存在还原性物质，即可能有NaNO2，D中白色固体产物密闭加热部分变为淡黄色，说明其中还有NaNO3,2NaNO32NaNO2+O2↑、生成的O2再次把Na2O氧化为Na2O2而显淡黄色，由此可知Na2O2与NO反应的产物有NaNO3、NaNO2和Na2O，其反应的化学方程式为：2Na2O2+2NO===NaNO3+NaNO2+Na2O

答案　(1)使碳酸钙与稀硝酸反应生成CO2，排除装置中的空气

(2)NaOH溶液　浓硫酸　防止空气中的CO2、水蒸气进入装置D中，干扰产物的判断　(3)将带火星的木条放在E装置的气体出口处，观察木条是否复燃，若复燃，则说明有氧气生成;若不复燃，说明无氧气产生

(4)Na2O、NaNO2

(5)NaNO3　2Na2O2+2NO===NaNO3+NaNO2+Na2O

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