Question

4．亞硝酸鈣是一種阻銹劑，可用于染料工業(yè)，某興趣小組擬制備Ca（NO₂）₂并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行探究．
【背景素材】
Ⅰ．Ca（NO₂）₂能被酸性KMnO₄溶液氧化成NO₃-，MnO₄^-被還原為Mn²⁺．
Ⅱ．在酸性條件下，Ca（NO₂）₂能將I^-氧化為I₂，S₂O${\;}_{3}^{2-}$能將I₂還原為I^-．
Ⅲ．HNO₂是具有氧化性的一元弱酸且AgNO₂是一種難溶于水的白色化合物．
（1）興趣小組同學(xué)擬利用銅片和某濃度的硝酸制備物質(zhì)的量之比為1：1的NO和NO₂的混合氣體，請(qǐng)寫出此反應(yīng)的離子方程式2Cu+2NO₃^-+6H⁺=2Cu²⁺+NO↑+NO₂↑+3H₂O；
（2）興趣小組同學(xué)擬利用（1）產(chǎn)生的氮氧化物制備Ca（NO₂）₂，裝置如圖．

①裝置A中導(dǎo)管末端接一玻璃球的作用是增大氣體與石灰乳的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
②裝置B的作用是防止倒吸或做安全瓶；
③若現(xiàn)有m mol NO₂和n mol NO組成的混合氣體進(jìn)入裝置C進(jìn)行尾氣處理，欲用amol/L NaOH溶液吸收，至少需要a mol/L NaOH溶液的體積為$\frac{m+n}{a}$升；
（3）興趣小組同學(xué)擬測(cè)定Ca（NO₂）₂的純度（雜質(zhì)不參加反應(yīng)），可供選擇的試劑：
A．KI（酸性）溶液      B．淀粉溶液
C．Na₂S₂O₃溶液           D．酸性KMnO₄溶液
①利用Ca（NO₂）₂的還原性來(lái)測(cè)定其純度，可選擇的試劑是D （填字母）；
②利用Ca（NO₂）₂的氧化性來(lái)測(cè)定其純度，可選擇的試劑是ABC （填字母）；
（4）興趣小組同學(xué)認(rèn)為制備的Ca（NO₂）₂會(huì)混有Ca（NO₃）₂，能用來(lái)鑒別二者的試劑AC
A．測(cè)溶液的PH值               B．加硫酸鐵（酸性）溶液
C．加硝酸銀溶液               D．加淀粉碘化鉀（酸性）溶液．

Answer 1

分析 （1）銅片和某濃度的硝酸制備物質(zhì)的量之比為1：1的NO和NO₂的混合氣體，結(jié)合電子守恒計(jì)算消耗銅物質(zhì)的量，結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平書(shū)寫離子方程式；
（2）①利用玻璃球可增大氣體與溶液的接觸面積；
②B裝置是安全瓶，再結(jié)合氣體NO₂易溶于NaOH溶液判斷；
③根據(jù)組成守恒，NaNO₃和NaNO₂中鈉與氮之比為1：1，所以n（NaOH）=n（NO₂）+n（NO）=（m+n）mol，再根據(jù)V=$\frac{n}{V}$計(jì)算出消耗該氫氧化鈉溶液的體積；
（3）①由信息Ca（NO₂）₂能被酸性KMnO₄溶液氧化成NO₃^-，可根據(jù)消耗的酸性KMnO₄溶液，利用電子守恒來(lái)計(jì)算Ca（NO₂）₂并測(cè)定其純度；
②由信息在酸性條件下，Ca（NO₂）₂能將I^-氧化為I₂，S₂O₃^2-能將I₂還原為I^-可知，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒，建立關(guān)系式，進(jìn)行計(jì)算即可；
（4）Ca（NO₂）₂會(huì)混有Ca（NO₃）₂，檢驗(yàn)是否混有，亞硝酸根離子是弱酸陰離子水解溶液顯堿性，硝酸鈣是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽不水解，溶液呈中性，加入硫酸鐵不反應(yīng)，亞硝酸銀為微溶于水能形成沉淀，加入淀粉碘化鉀（酸性）溶液都能反應(yīng)生成碘單質(zhì)．

解答 解：（1）銅片和某濃度的硝酸制備物質(zhì)的量之比為1：1的NO和NO₂的混合氣體，氮元素+5價(jià)變化為+2價(jià)和+4價(jià)，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)4mol時(shí)消耗銅物質(zhì)的量為2mol，結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平書(shū)寫得到離子方程式為：2Cu+2NO₃^-+6H⁺=2Cu²⁺+NO↑+NO₂↑+3H₂O，
故答案為：2Cu+2NO₃^-+6H⁺=2Cu²⁺+NO↑+NO₂↑+3H₂O；
（2）①裝置C中導(dǎo)管末端接一玻璃球可增大與石灰乳的接觸面積，
故答案為：增大氣體與石灰乳的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
②裝置B的作用是防倒吸，故答案為：防止倒吸（或做安全瓶）；     
③根據(jù)質(zhì)量守恒，NaNO₃和NaNO₂中鈉與氮之比為1：1，所以n（NaOH）=n（NO₂）+n（NO）=（m+n）mol，
所以消耗amol/L的氫氧化鈉溶液體積為：V=$\frac{mmol+nmol}{amol/L}$=$\frac{m+n}{a}$L，
故答案為：$\frac{m+n}{a}$；
（3）①由信息Ca（NO₂）₂能被酸性KmnO₄溶液氧化成NO₃^-，MnO₄^-被還原為Mn²⁺可知，則利用Ca（NO₂）₂的還原性來(lái)測(cè)定其純度，可選擇的試劑是e；
故答案為：D；       
②利用Ca（NO₂）₂的氧化性來(lái)測(cè)定其純度的步驟：準(zhǔn)確稱取mgCa（NO₂）₂樣品放入錐形瓶中，加適量水溶解后，加入過(guò)量的KI溶液、淀粉溶液，然后滴加稀硫酸，用NaS₂O₃溶液滴定至溶液由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不變色，消耗NaS₂O₃溶液的體積，據(jù)此計(jì)算Ca（NO₂）₂純度，故選ABC，
故答案為：ABC；
（4）Ca（NO₂）₂會(huì)混有Ca（NO₃）₂，檢驗(yàn)是否混有，亞硝酸根離子是弱酸陰離子水解溶液顯堿性，硝酸鈣是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽不水解，溶液呈中性
A．測(cè)溶液的PH值，顯堿性的為亞硝酸鈣，中性的為硝酸鈣，故A正確；
B．加硫酸鐵（酸性）溶液不與二者反應(yīng)，不能鑒別，故B錯(cuò)誤；
C．加硝酸銀溶液，溶液中出現(xiàn)白色渾濁的是亞硝酸鈣，無(wú)反應(yīng)現(xiàn)象的為硝酸鈣，能鑒別，故C正確；
D．加淀粉碘化鉀（酸性）溶液，亞硝酸鈣和硝酸鈣都能發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì)，遇到淀粉變藍(lán)，不能鑒別．故D錯(cuò)誤；
故答案為：A C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握制備實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置的作用、氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用能力的綜合考查，題目難度中等．