题目内容
【题目】亚硝酸钠(NaNO2)是一种常用的食品添加剂,使用时需严格控制用量。实验室以2NO+Na2O2=2NaNO2为原理,利用下列装置制取NaNO2(夹持和加热仪器略)。
已知:①酸性KMnO4溶液可将NO及NO2-氧化为NO3-,MnO4-被还原为Mn2+。
②HNO2具有不稳定性:2HNO2=NO2↑+NO↑+H2O。
回答下列问题:
(1)按气流方向连接仪器接口______________(填接口字母)。
(2)实验过程中C装置内观察到的现象是___________________________。
(3)Na2O2充分反应后,测定NaNO2含量:称取反应后B中固体样品3.45g溶于蒸馏水,冷却后用0.50mol· L-1酸性KMnO4标准液滴定。重复三次,标准液平均用量为20.00mL。
①该测定实验需要用到下列仪器中的___________(填序号)。
a.锥形瓶 b.容量瓶 c.胶头滴管 d.酸式滴定管 e.碱式滴定管 f.玻璃棒
②假定其他物质不与KMnO4反应,则固体样品中NaNO2的纯度为____%。
③实验得到NaNO2的含量明显偏低,分析样品中含有的主要杂质为_____(填化学式)。为提高产品含量,对实验装置的改进是在B装置之前加装盛有_____(填药品名称)的______(填仪器名称)。
(4)设计一个实验方案证明酸性条件下NaNO2具有氧化性________________________。
(提供的试剂:0.10mol·L-1NaNO2溶液、KMnO4溶液、0.10mol·L-1KI溶液、淀粉溶液、稀硝酸、稀硫酸)
【答案】aedbc(或cb)f 固体逐渐溶解,溶液变为蓝色,有无色气泡产生 adf 50% Na2CO3、NaOH 碱石灰(或氢氧化钠固体) 干燥管(或U形管) 取少量KI溶液和NaNO2溶液于试管,滴加几滴淀粉溶液不变色,然后滴加一定量稀硫酸,溶液变蓝,证明酸性条件下NaNO2具有氧化性(或取少量KI溶液和稀硫酸于试管,然后滴加几滴淀粉溶液不变色,滴加NaNO2溶液,溶液变为蓝色,证明酸性条件下NaNO2具有氧化性)
【解析】
本题表面考查了2NO+Na2O2=2NaNO2,该反应是陌生反应,但实际主要以基础知识为主,例如NO、Na2O2,NO2-等性质,本题综合性强,难度偏大。
(1)A中浓硝酸与炭反应生成NO2,NO2通入C装置可产生NO,因而按气流方向连接仪器接口aed,注意长进短出,然后NO和B中Na2O2反应,最后D为除杂装置,因而后续连接顺序为bc(或cb)f,该处答案为aedbc(或cb)f;
(2)NO2与水反应可得稀硝酸和NO,稀硝酸(包含挥发的硝酸)与Cu反应得到硝酸铜和NO,NO为无色气体,因而C中现象为固体逐渐溶解,溶液变为蓝色,有无色气泡产生;
(3)①酸性KMnO4标准液有腐蚀性,因而选用酸式滴定管,锥形瓶盛放待测液,玻璃棒溶解和转移固体,因而选adf;
②高锰酸钾与亚硝酸钠的离子方程式为2MnO4-+5NO2-+6H+=2Mn2++5NO3-+3H2O,n(NO2-)=mol=0.025mol,m(NaNO2)=0.025mol×69g/mol=1.725g,则固体样品中NaNO2的纯度为
×100%=50%;
③碳和浓硝酸反应得到CO2,同时C中会有水蒸气进入B中,CO2和水分别与Na2O2反应得到Na2CO3、NaOH,样品中含有的主要杂质为Na2CO3、NaOH,同时除去CO2和H2O,可使用碱石灰(或氢氧化钠固体),该药品可装在干燥管内或U形管中;
(4)要想证明酸性条件下NaNO2具有氧化性,需要选用合适的还原剂(如KI溶液)与之反应,并且能够观察到明显的反应现象(如淀粉遇碘变蓝),根据提供的试剂可选用0.10mol·L-1NaNO2溶液、0.10mol·L-1KI溶液、淀粉溶液、稀硫酸,注意用稀硫酸酸化,稀硝酸有强氧化性干扰实验。因而实验过程为取少量KI溶液和NaNO2溶液于试管,滴加几滴淀粉溶液不变色,然后滴加一定量稀硫酸,溶液变蓝,证明酸性条件下NaNO2具有氧化性(或取少量KI溶液和稀硫酸于试管,然后滴加几滴淀粉溶液不变色,滴加NaNO2溶液,溶液变为蓝色,证明酸性条件下NaNO2具有氧化性)。
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