Question

18．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图1：

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═3H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
（1）酸溶过程中，硫酸的作用是催化剂或使纤维素水解成为葡萄糖．吸收完成后，将吸收液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、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2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HNO₃分解，降低NaNO₂的产率；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；S₂O₃^2-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．

Answer 1

分析 木屑的主要成分是纤维素[（C₆H₁₀O₅）_n]，酸溶后得葡萄糖溶液，用葡萄糖还原硝酸得NO和NO₂，用NaOH吸收NO和NO₂，得到NaNO₂；HNO₃不稳定，温度过高发生分解，所以反应温度不宜高于60℃，NaOH溶液呈碱性，可以用碳酸钠溶液代替，
（1）酸溶过程中，硫酸的作用是催化剂；
（2）硝酸易分解，则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；反应中产生的NO₂、NO被碳酸钠溶液吸收即转化为亚硝酸钠；
（3）NO和NO₂的物质的量比=1：1时恰好可以看作亚硝酸，因此若（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时NO₂过量，则又会产生硝酸钠；
（4）已知NaNO₂能把酸性条件下的Fe²⁺氧化，说明氮元素的化合价降低，同时产生一种有毒的气体，因此该气体是NO；
（5）由于NaNO₂有还原性，能使酸性KMnO₄溶液褪色，所以可以通过氧化还原滴定测定其纯度．

解答 解：（1）酸溶过程中，硫酸的作用是催化剂，
故答案为：催化剂或使纤维素水解成为葡萄糖；
（2）硝酸易分解，则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；反应中产生的NO₂、NO被碳酸钠溶液吸收即转化为亚硝酸钠，
故答案为：温度过高会导致硝酸的分解，使NaNO₂产率降低；b；
（3）NO和NO₂的物质的量比=1：1时恰好可以看作亚硝酸，因此若（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时NO₂过量，则又会产生硝酸钠，即会使产品中混有的杂质为NaNO₃，
故答案为：排放气体中NO含量升高；NaNO₃；
（4）已知NaNO₂能把酸性条件下的Fe²⁺氧化，说明氮元素的化合价降低，同时产生一种有毒的气体，因此该气体是NO，所以该反应的离子方程式为NO₂^-+2H⁺+Fe²⁺=NO↑+Fe³⁺+H₂O，故答案为：NO₂^-+2H⁺+Fe²⁺=NO↑+Fe³⁺+H₂O；
（5）由于NaNO₂有还原性，能使酸性KMnO₄溶液褪色，所以可以通过氧化还原滴定测定其纯度，因此实验方案设计为：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 本题考查物质制备实验方案设计与探究，为高频考点，把握制备原理、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．