Question

【題目】亞硝酰氯(NOCl)是有機合成中的重要試劑， 可由NO與Cl2在通常條件下反應得到。某學習小組在實驗室用如圖所示裝置制備NOCl。

已知：亞硝酰氯(NOCl)的熔點為-64.5℃、沸點為-5.5℃， 氣態呈黃色，液態時呈紅褐色，易與水反應。

請回答下列問題：

(1)裝置A中儀器a的名稱是____________。

(2)實驗開始時，應先打開K2，再打開____________（填K1”或K3”），通入一段時間氣體，其目的是____________。

(3)實驗時利用裝置B除去某些雜質氣體并通過觀察B中的氣泡來判斷反應速率，裝置B中的長直玻璃管還具有的作用是____________。

(4)裝置C中應選用的試劑為____________(填試劑名稱)。

(5)裝置F的作用是____________。

(6)工業上可用間接電化學法除去NO，其原理如圖所示，吸收塔中發生的反應為：NO+S2O42-+H 2O——N2+HSO3-(未配平)

①吸收塔內發生反應的氧化劑與還原劑物質的量之比為________。

②陰極的電極反應式為_______。

(7)NOCl與H2O反應生成HNO2和HCl。請設計實驗證明HNO2是弱酸：_______。

Answer 1

【答案】圓底燒瓶 K1 排盡裝置內的空氣，防止NO被氧化 平衡氣壓，避免裝置內壓強過大 濃硫酸 冷凝收集亞硝酰氯 1：1 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 用玻璃棒蘸取NaNO2溶液滴在紅色石蕊試紙上，若試紙變藍，則說明HNO2是弱酸

【解析】

裝置A是制備氯氣的發生裝置，裝置B除去某些雜質氣體并通過觀察B中的氣泡來判斷反應速率，防止B中壓強過大，檢查裝置是否堵塞，裝置C是干燥氣體，進入裝置E中，推入NO氣體，NO與Cl2在通常條件下反應產生亞硝酰氯(C1NO)，進入裝置F中利用冰鹽冷卻收集亞硝酰氯，通過裝置G可避免水蒸氣進入，最后通入氫氧化鈉溶液中處理尾氣。

(1)根據儀器的結構可知：裝置A中儀器a的名稱是圓底燒瓶；

(2)NO容易與裝置內空氣中的氧氣反應產生NO2，為避免空氣的影響，要先排除裝置中的空氣，所以實驗開始時，應先打開K2，再打開K1通入一段時間氣體；

(3)反應產生氣體速率快，B中氣泡多，反應產生氣體慢，B中氣泡少，所以B裝置可以觀察氣體產生的速率；同時若裝置中氣流過大，B中液體就會進入長直玻璃管，從而可降低氣體壓強，故實驗時利用裝置B除去某些雜質氣體并通過觀察B中的氣泡來判斷反應速率，裝置B中的長直玻璃管還具有的作用是平衡氣壓，避免裝置內壓強過大；

(4)在裝置E中Cl2與NO反應產生NOCl，由于NOCl易與水反應，為避免反應制取的NOCl與水接觸、反應時要對制取的Cl2進行干燥，故裝置C中是干燥劑，應選用濃硫酸；

(5)亞硝酰氯(NOC1)的熔點為-64.5℃、沸點為-5.5℃，裝置F的作用是：冷凝收集亞硝酰氯；

(6)①工業上可用間接電化學法除去NO，吸收塔中硫代硫酸根離子與NO發生氧化還原反應，生成N2和HSO3-，根據電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得發生反應的離子方程式為：2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-，在該反應中NO是氧化劑，S2O42-是還原劑，可見反應中氧化劑與還原劑的物質的量的比是1：1；

②陰極上HSO3-得到電子，發生還原反應，生成S2O42-，所以陰極的電極反應式為2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；

(7)NOCl與H2O反應生成HNO2和HCl。證明HNO2是弱酸的方法：用玻璃棒蘸取NaNO2溶液滴在紅色石蕊試紙上，若試紙變藍，則說明HNO2是弱酸。