Question

19．亚硝酸钠（NaNO₂）是一种常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量．某兴趣小组进行下面实验探究，查阅资料知道：
①2NO+Na₂O₂═2NaNO₂
②2NO₂+Na₂O₂═2NaNO₃
③酸性KMnO₄溶液可将NO₂^-氧化为NO₃^-，MnO₄^-被还原成Mn²⁺．
Ⅰ．产品制备与检验：用如图装置制备NaNO₂
（1）写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．
（2）B装置的作用是将NO₂转化为NO，同时Cu与稀硝酸反应生成NO（或制取NO）；盛浓硝酸的仪器名称为分液漏斗．
（3）有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠，为制备纯净的NaNO₂，应在B、C装置间增加一个干燥管．在干燥管中盛放的试剂名称为碱石灰．
（4）请设计实验，检验装置C中NaNO₂的存在（写出操作、现象和结论）取少量装置C中产物置于试管中，加入适量蒸馏水溶解，滴加少量酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，说明C中产物含有NaNO₂．
Ⅱ．含量的测定
称取装置C中反应后的固体4.00g溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol/L酸性KMnO₄溶液进行滴定，实验所得数据如表所示：

滴定次数	1	2	3	4
KMnO4溶液体积/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

（5）第一组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是A、C．
A．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗
B．锥形瓶洗净后未干燥
C．滴定结束后仰视读数                       
D．滴定结束后俯视读数
（6）根据表中数据，计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数86.25%或0.8625．

Answer 1

分析 由实验装置可知，A中发生C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，B中吸收挥发的硝酸和生成的二氧化氮，C中发生2NO+Na₂O₂═2NaNO₂，D中高锰酸钾吸收尾气NO，
（1）装置A烧瓶中，碳和浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水；
（2）B装置中，NO₂与水反应生成NO，同时铜与稀硝酸反应也生成NO；根据仪器构造可知；
（3）c中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠，那么NO中混有CO₂、NO₂，可以在B、C之间增加装有碱石灰或生石灰的装置E，以吸收杂质CO₂、NO₂；
（4）根据题目信息酸性KMnO₄溶液可将NO₂^-氧化为NO₃^-分析；
（5）第一组实验数据消耗的酸性高锰酸钾溶液体积偏大，
A．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，导致标准液被稀释，标准液浓度减小；   
B．达到过程中锥形瓶不需要干燥，不影响待测液中溶质的物质的量；
C．滴定终了仰视读数，读出的是凹液面下方读数，读数比实际消耗的标准液体积偏大；                         
D．滴定终了俯视读数，读出的是凹液面上方读数，读数比实际读数偏小；
（6）第一组数据舍弃，计算出其它3组消耗标准液的平均体积，再结合反应方程式计算出样品中亚硝酸钠的质量及质量分数．

解答 解：（1）装置A烧瓶中，碳和浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，方程式为C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
故答案为：C+4HNO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（2）B装置中，NO₂与水反应生成NO，同时铜与稀硝酸反应也生成NO；盛装浓硝酸的仪器为分液漏斗；
故答案为：将NO₂转化为NO，同时Cu与稀硝酸反应生成NO（或制取NO）；分液漏斗；
（3）c中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠，那么NO中混有CO₂、NO₂，可以在B、C之间增加装有盛放碱石灰的干燥管（或U形管），以吸收杂质CO₂、NO₂；
故答案为：碱石灰；
（4）酸性KMnO₄溶液可将NO₂^-氧化为NO₃^-，MnO₄^-被还原成Mn²⁺，酸性高锰酸钾会褪色，则检验装置C中NaNO₂的放法为：取少量装置C中产物置于试管中，加入适量蒸馏水溶解，滴加少量酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，说明C中产物含有NaNO₂；
故答案为：取少量装置C中产物置于试管中，加入适量蒸馏水溶解，滴加少量酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，说明C中产物含有NaNO₂；
（5）第一组实验数据消耗的酸性高锰酸钾溶液体积偏大，会导致测量结果偏高，
A．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，导致标准液被稀释，滴定过程中消耗的标准液体积会偏大，故A正确；   
B．锥形瓶不需要干燥，所以锥形瓶洗净后未干燥，不影响测定结果，故B错误；
C．滴定终了仰视读数，导致读数偏大，计算出的标准液体积偏大，故C正确；                         
D．滴定终了俯视读数，滴定管读数偏小，计算出的标准液体积偏小，故D错误；
故答案为：A、C；
（6）由于第一组数据偏高，应该舍弃；其它三组消耗标准液平均体积为：$\frac{20.02+20.00+19.98}{3}$mL=20.00mL，
25mL样品消耗高锰酸钾的物质的量为：0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，则250mL样品溶液会消耗高锰酸钾的物质的量为：0.002mol×$\frac{250mL}{25mL}$=0.02mol，根据化合价变化可得反应关系式：2MnO₄^-～5NO₂^-，则4.000g样品中含有亚硝酸钠的物质的量为：0.02mol×$\frac{5}{2}$=0.05mol，质量为69g/mol×0.05mol=3.45g，所以反应后的固体中亚硝酸钠的质量分数为：$\frac{3.45g}{4.000g}$×100%=86.25%；
故答案为：86.25%或0.8625．

点评 本题考查了探究物质组成、测量物质含量的方法，题目难度较大，涉及性质实验方案的设计、中和滴定操作及误差分析、氧化还原反应中电子转移的分析、化学计算等知识，明确实验原理及化学实验基本操作方法为解答关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．