Question

8．亞硝酸鈉是重要的防腐劑，某化學(xué)興趣小組制備亞硝酸鈉并測(cè)定其純度．
【查閱資料】①NO與Na₂O₂反應(yīng)為：2NO+Na₂O₂=2NaNO₂；NO與堿不反應(yīng)，能被酸性KMnO₄溶液氧化為硝酸． ②NO₂與Na₂O₂反應(yīng)為：2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃．
【實(shí)驗(yàn)探究一】制備亞硝酸鈉
以碳和濃硝酸為起始原料，設(shè)計(jì)如下裝置制備亞硝酸鈉（部分夾持裝置和A中的加熱裝置已略去）．
（1）裝置A中燒瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，裝置B中的現(xiàn)象是B中溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，銅片表面有氣泡產(chǎn)生．
（2）在加熱裝置A前應(yīng)打開彈簧夾通一會(huì)N₂，目的是排盡裝置中的空氣，防止C中產(chǎn)生NaNO₃．
（3）裝置C中的產(chǎn)物除NaNO₂外，還可能有Na₂CO₃NaOHNaNO₃（填化學(xué)式），為排除干擾，應(yīng)在裝置B、C間增加裝置E，E中盛放的試劑應(yīng)是B（填字母）．
A．濃H₂SO₄          B．堿石灰        C．無水CaCl₂        D．NaOH溶液
【實(shí)驗(yàn)探究二】測(cè)定亞硝酸鈉的含量
稱取裝置C中反應(yīng)后的固體4.000g溶于水，配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000
mol/L酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定，實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如下表所示：

滴定次數(shù)	1	2	3	4
KMnO4溶液體積/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

（4）第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，造成這種異常的原因可能是AC（填字母）．
A．酸式滴定管未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗     B．錐形瓶洗凈后未干燥     C．滴定終了仰視讀數(shù)
（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算所得固體中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是86.25%或0.8625．

Answer 1

分析 （1）裝置A燒瓶中，碳和濃硝酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水，裝置B中二氧化氮通入和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸具有強(qiáng)氧化性能氧化銅生成硝酸銅溶液同時(shí)生成一氧化氮?dú)怏w；
（2）為避免裝置中的空氣導(dǎo)致產(chǎn)品不純，需要打開彈簧夾通入氮?dú)馀艃粞b置中的空氣；
（3）有同學(xué)認(rèn)為裝置c中產(chǎn)物不僅有亞硝酸鈉，還有碳酸鈉和氫氧化鈉，那么NO中混有CO₂、NO₂，可以在B、C之間增加裝有堿石灰或生石灰的裝置E，以吸收雜質(zhì)CO₂、NO₂；
（4）第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)消耗的酸性高錳酸鉀溶液體積偏大，
A．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液被稀釋，標(biāo)準(zhǔn)液濃度減小；
B．達(dá)到過程中錐形瓶不需要干燥，不影響待測(cè)液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量；
C．滴定終了仰視讀數(shù)，讀出的是凹液面下方讀數(shù)，讀數(shù)比實(shí)際消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大；
（5）第一組數(shù)據(jù)舍棄，計(jì)算出其它3組消耗標(biāo)準(zhǔn)液的平均體積，再結(jié)合反應(yīng)方程式計(jì)算出樣品中亞硝酸鈉的質(zhì)量及質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）裝置A燒瓶中，碳和濃硝酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，裝置B中二氧化氮通入和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸具有強(qiáng)氧化性能氧化銅生成硝酸銅溶液同時(shí)生成一氧化氮?dú)怏w，裝置B中的現(xiàn)象是B中溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，銅片表面有氣泡產(chǎn)生，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；B中溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，銅片表面有氣泡產(chǎn)生；
（2）為避免裝置中的空氣導(dǎo)致產(chǎn)品不純，需要打開彈簧夾通入氮?dú)馀艃粞b置中的空氣，防止C中產(chǎn)生NaNO₃，
故答案為：排盡裝置中的空氣，防止C中產(chǎn)生NaNO₃；
（3）有同學(xué)認(rèn)為裝置c中產(chǎn)物不僅有亞硝酸鈉，還有碳酸鈉和氫氧化鈉，化學(xué)式為：Na₂CO₃  NaOH  NaNO₃，那么NO中混有CO₂、NO₂，可以在B、C之間增加裝有堿石灰或生石灰的裝置E，以吸收雜質(zhì)CO₂、NO₂，
故答案為：Na₂CO₃  NaOH  NaNO₃；B；
（4）第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)消耗的酸性高錳酸鉀溶液體積偏大，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏高，
A．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液被稀釋，滴定過程中消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積會(huì)偏大，故A正確；
B．錐形瓶不需要干燥，所以錐形瓶洗凈后未干燥，不影響測(cè)定結(jié)果，故B錯(cuò)誤；
C．滴定終了仰視讀數(shù)，導(dǎo)致讀數(shù)偏大，計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，故C正確；
故答案為：AC；
（5）由于第一組數(shù)據(jù)偏高，應(yīng)該舍棄；其它三組消耗標(biāo)準(zhǔn)液平均體積為：$\frac{20.02+20.00+19.98}{3}$mL=20.00mL，
25mL樣品消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，則250mL樣品溶液會(huì)消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.002mol×$\frac{250ml}{25ml}$=0.02mol，根據(jù)化合價(jià)變化可得反應(yīng)關(guān)系式：2MnO₄^-～5NO₂^-，則4.000g樣品中含有亞硝酸鈉的物質(zhì)的量為：0.02mol×$\frac{5}{2}$=0.05mol，質(zhì)量為69g/mol×0.05mol=3.45g，所以反應(yīng)后的固體中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{3.45g}{4.000g}$×100%=86.25%，
故答案為：86.25%或0.8625．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和探究，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，涉及化學(xué)方程式的書寫、物質(zhì)含量的計(jì)算以及電解原理，綜合性強(qiáng)，題目難度不大．