题目内容
【题目】亚硝酸钠被称为工业盐,在漂白、电镀等方面应用广泛。某小组制备亚硝酸钠的实验装置如图所示(部分夹持装置已略去)。
已知:
①2NO+Na2O2=2NaNO2、2NaNO2+O2=2NaNO3
②3NaNO2+3HCl=3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O
③酸性条件下,NO或NO2都能与MnO4-反应生成NO3-和Mn2+
回答下列问题:
(1)反应前需先打开弹簧夹,通入氮气排尽装置中的空气,原因是__________________。
(2)装置A中反应的化学方程式为_________________;装置B中的实验现象为_____________,铜片逐渐溶解并有气泡产生。
(3)若省略装置C,则装置D中的固体产物除NaNO2、NaOH外,还有__________、___________(填化学式)。检验产物中含有NaNO2的方法是:取少量样品于试管中,_____________________,则说明产物中含有NaNO2。
(4)装置E的作用是___________________________。
(5)NaNO2有像食盐一样的咸味,但能引起中毒。已知亚硝酸钠能发生如下反应:2NaNO2+4HI=2NO+I2+2NaI+2H2O。根据上述反应,可以用试剂和生活中常见的物质进行实验,以鉴别亚硝酸钠和食盐。进行实验时,除样品外必须选用的物质有_________(填标号)。
a.白酒 b.碘化钾、淀粉溶液 c.白醋 d.白糖
(6)充分反应后,该小组设计实验检测产物中NaNO2的含量。称取装置D中固体2.3000g,完全溶解配制成溶液l00mL,取出25.00mL溶液用0.100mol·L-1酸性KMnO4溶液进行滴定(杂质不与KMnO4反应),三次滴定平均消耗KMnO4溶液30.00mL,则样品中NaNO2的质量分数为_______________。(已知:NaNO2的摩尔质量为69g·mol-1)
【答案】 NO会被空气氧化为NO2 C+4HNO3(浓)CO2↑ +4NO2↑+2H2O 红棕色气体变为无色,溶液变蓝 Na2CO3 NaNO3 加入稀盐酸,若产生无色气体并在试管口变为红棕色 防止水蒸气从装置F进入D中 bc 90.0%
【解析】分析:本题考查NaNO2的制备、物质的检验与鉴别、NaNO2质量分数的测定、N及其化合物的性质、Na2O2的性质。根据装置图,A装置中木炭与浓硝酸共热反应生成CO2、NO2和H2O;将生成的气体通入B装置中,NO2与水反应生成HNO3和NO,Cu与稀HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O;Na2O2能与CO2、H2O反应,在C装置中,气体中的CO2和H2O(g)被碱石灰吸收,得到干燥纯净的NO;D装置中NO与Na2O2反应制得NaNO2;由于Na2O2能与H2O反应,E中碱石灰的作用是防止水蒸气从装置F进入D中;根据已知③,F中酸性KMnO4用于吸收尾气。由于NO能与O2反应生成NO2,所以实验前必须排尽装置中的空气。根据反应“3NaNO2+3HCl=3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O”检验NaNO2。根据反应“2NaNO2+4HI=2NO↑+I2+2NaI+2H2O”,鉴别NaNO2和NaCl,选择碘化钾、淀粉溶液和白醋。根据NaNO2与酸性KMnO4溶液的反应计算NaNO2的质量,进一步计算NaNO2的质量分数。
详解:(1)由于NO能与O2反应生成NO2,所以实验前必须排尽装置中的空气。反应前需先打开弹簧夹,通入N2排尽装置中的空气,原因是:NO会被空气氧化成NO2。
(2)装置A中木炭与浓HNO3共热反应生成CO2、NO2和H2O,反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。装置B中发生的反应为:3NO2+H2O=2HNO3+NO、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,装置B中的实验现象为:红棕色气体变为无色,溶液变蓝,铜片逐渐溶解并有气泡产生。
(3)若省略装置C,通入装置D中的NO混有CO2、H2O(g),装置D中发生的反应有:2NO+Na2O2=2NaNO2、2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2、2NaNO2+O2=2NaNO3,装置D中的固体产物除NaNO2、NaOH外,还有Na2CO3、NaNO3。根据已知②:3NaNO2+3HCl=3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O,NaNO2与HCl反应产生无色的NO气体,NO遇空气会变为红棕色;检验产物中含有NaNO2的方法是:取少量样品于试管中,加入稀盐酸,若产生无色气体并在试管口变为红棕色,则说明产物中含NaNO2。
(4)由于Na2O2能与H2O反应,装置E的作用是:防止水蒸气从装置F进入D中。
(5)亚硝酸钠能发生如下反应:2NaNO2+4HI=2NO↑+I2+2NaI+2H2O,该反应的离子方程式为2NO2-+4H++2I-=2NO↑+I2+2H2O,NaCl与HI不反应;鉴别NaNO2和食盐的实验操作为:分别取两种固体少许于两支试管中,溶于水,向其中加入白醋、KI和淀粉溶液,溶液变蓝的为NaNO2,无明显现象的为NaCl;所以鉴别NaNO2和食盐,除样品外必须选用的物质是KI、淀粉溶液和白醋,答案选bc。
(6)NaNO2与酸性KMnO4溶液反应时,NO2-被氧化成NO3-,MnO4-被还原成Mn2+,根据得失电子守恒,2n(NaNO2)=5n(KMnO4),25.00mL溶液中n(NaNO2)=n(KMnO4)=
0.100mol/L
0.03L=0.0075mol,2.3000g固体中n(NaNO2)=0.0075mol
=0.03mol,m(NaNO2)=0.03mol
69g/mol=2.07g,样品中NaNO2的质量分数为
100%=90.0%。
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