题目内容

6．亚硝酸钠大量用于染料和有机合成工业．用木屑制备亚硝酸钠的流程如下：

已知氧化过程中，控制反应液的温度在55～60℃条件下发生的主要反应为：
C6H12O6+12HNO3$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O
（1）酸溶过程中，硫酸的作用是催化纤维素的水解得到葡萄糖．吸收完成后，将吸收液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（填操作名称）、洗涤得到白色晶状的亚硝酸钠．
（2）实验室模拟氧化和吸收过程的装置如图所示，A装置须控制反应液的温度不高于60℃的原因是温度过高会导致硝酸的分解，使NaNO2产率降低；B装置用于制备亚硝酸钠，其中盛放的溶液是b（填字母）．
a．NaCl溶液  b．Na2CO3溶液  c．NaNO3溶液
（3）工业上在吸收过程中需控制NO和NO2的物质的量比接近1：1．若（NO）：n（NO2）＞1：1，则会导致排放气体中NO含量升高；若n（NO）：n（NO2）＜1：1会使产品中混有的杂质为NaNO3．
（4）已知NaNO2能把酸性条件下的Fe2+氧化，同时产生一种有毒的气体，请写出该反应的离子方程式：NO2-+2H++Fe2+=NO↑+Fe3++H2O．
（5）已知：①NaNO2有氧化性，在酸性条件下能把I-氧化为I2；S2${{O}_{3}}^{2-}$又能把I2还原为I-．②NaNO2也有还原性，能使酸性KMnO4溶液褪色．为测定产品NaNO2的纯度，请补充完整实验方案：准确称量适量的NaNO2样品放入锥形瓶中，加适量水溶解，然后用c3mol•L-1酸性KMnO4溶液滴定至溶液由无色恰好变为浅红色，且半分钟内不褪色，读数，重复以上操作2～3次．实验中可供选择的试剂：稀硫酸、c1 mol•L-1 KI溶液、淀粉溶液、c2 mol•L-1 Na2S2O3溶液、c3 mol•L-1酸性KMnO4溶液．

分析 （1）木屑的主要成分是纤维素[（C6H10O5）n]，而题给氧化反应是葡萄糖反应，所以加H2SO4的目的催化纤维素的水解得到葡萄糖溶液；
从溶液中获得晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等；
（2）HNO3不稳定，温度过高发生分解；用NaOH吸收的原理是：2NaOH+NO+NO2=2NaNO2，即在碱性溶液中NO2和NO发生归中反应；
（3）若NO过多，则NO不能被吸收，排入空气引起污染；若NO2过多发生反应：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O；
（4）NaNO2将Fe2+氧化，自身被还原，氮元素化合价降低，产生有毒气体，说明被还原为NO，酸性条件下依据得失电子守恒配平反应；
（5）利用KMnO4氧化NO2-进行滴定计算NaNO2的含量．不可采用酸性条件，NO2-氧化I-生成I2后，再用Na2S2O3滴定计算，因为产品中的NaNO3中的NO3-在酸性条件也会氧化I-生成I2，并重复滴定以减少误差．

解答 解：（1）木屑的主要成分是纤维素[（C6H10O5）n]，而题给氧化反应是葡萄糖反应，所以加H2SO4的目的：催化纤维素的水解得到葡萄糖溶液；
从溶液中获得NaNO2晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，
故答案为：催化纤维素的水解得到葡萄糖；冷却结晶；过滤；
（2）温度过高，HNO3会发生分解，使NaNO2产率降低；用NaOH吸收的原理是：2NaOH+NO+NO2=2NaNO2，即在碱性溶液中NO2和NO发生归中反应，所以选用Na2CO3溶液，
故答案为：温度过高会导致硝酸的分解，使NaNO2产率降低；b；
（3）若NO过多，则NO不能被吸收，排入空气引起污染；若NO2过多发生反应：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，产生NaNO3杂质，
故答案为：排放气体中NO含量升高；NaNO3；
（4）NaNO2将Fe2+氧化，自身被还原，氮元素化合价降低，产生有毒气体，说明被还原为NO，该反应的离子方程式：NO2-+2H++Fe2+=NO↑+Fe3++H2O，
故答案为：NO2-+2H++Fe2+=NO↑+Fe3++H2O；
（5）利用KMnO4氧化NO2-进行滴定计算NaNO2的含量．不可采用酸性条件，NO2-氧化I-生成I2后，再用Na2S2O3滴定计算，因为产品中的NaNO3中的NO3-在酸性条件也会氧化I-生成I2，完整实验方案：准确称量适量的NaNO2样品放入锥形瓶中，加适量水溶解，然后用c3mol•L-1酸性KMnO4溶液滴定至溶液由无色恰好变为浅红色，且半分钟内不褪色，读数，重复以上操作2～3次，
故答案为：然后用c3mol•L-1酸性KMnO4溶液滴定至溶液由无色恰好变为浅红色，且半分钟内不褪色，读数，重复以上操作2～3次．

点评 本题考查亚硝酸钠的制备实验，侧重考查学生对原理的理解，是对学生综合能力的考查，难度中等．

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实验内容及记录

请回答：
（1）根据上表中的实验数据，可以得到的结论是其他条件相同时，增大KMnO4浓度反应速率增大．
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（3）该小组同学根据经验绘制了n（Mn2+）随时间变化趋势的示意图，如图1所示．但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n（Mn2+）随时间变化的趋势应如图2所示．该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究．

①该小组同学提出的假设是生成物中的MnSO4为该反应的催化剂（或Mn2+对该反应有催化作用）．
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白．
实验编号室温下，试管中所加试剂及其用量/mL再向试管中加入少量固体室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6 mol/L
H2C2O4溶液		H2O3 mol/L
稀硫酸		0.05 mol/L KMnO4溶液
43.02.02.03.0 t
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是与实验1比较，溶液褪色所需时间短．
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