Question

5．某实验小组设计如下流程，模拟将汽车尾气中的氮氧化物（主要为NO和NO₂的混合物）转化为工业用盐亚硝酸钠（NaNO₂），并对亚硝酸钠进行多角度探究：汽车尾气$→_{操作①}^{20%NaOH}$溶液$\stackrel{操作②}{→}$固体$→_{③}^{操作}$NaNO₂
已知：NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O
2NaNO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2NaNO₂+O₂↑
Ⅰ．（1）配制20%NaOH溶液，除烧杯、玻璃棒外，还需要的玻璃仪器有量筒、胶头滴管（填仪器名称）．
（2）操作①中，实验小组同学将气体通入盛有NaOH溶液的烧杯，部分同学认为存在缺陷，改用图1装置，玻璃管a的作用是保持容器内压强稳定
（3）操作③中会用到如图2中BDE仪器（填序号），
Ⅱ．NaNO₂的性质
（4）设计一个实验验证酸性条件下NaNO₂具有氧化性．取样，滴加稀硫酸和KI-淀粉溶液，若溶液变蓝，则证明 NO₂^-有氧化性．
供选用的试剂：NaNO₂溶液、FeSO₄溶液、KI溶液、稀硫酸、淀粉溶液、KSCN溶液．
（5）酸性条件下NaNO₂也具有还原性．取1.50g样品，配成100mL溶液．分别取出25.00mL，用0.1000mol•L^-1 KmnO₄酸性标准溶液滴定三次，测得平均消耗20.00mL KmnO₄溶液．写出该反应的离子方程式5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O．滴定终点时的现象是当加入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液由无色变为紫色，且半分钟内不褪色．NaNO₂的纯度为92%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根据配制溶质质量分数为20%的氯化钠溶液的步骤为：计算、称量、溶解、装瓶，结合每一步骤需要的仪器；
（2）导气管a可以平衡压强；
（3）操作③是高温分解固体，选择坩埚中加热分解硝酸钠，加热过程中需要用玻璃棒搅拌；
Ⅱ．（4）说明 NO₂^-有氧化性，则N元素的化合价降低，在酸性条件下，与还原剂KI反应即可；
（5）酸性KMnO₄溶液氧化亚硝酸根离子为硝酸根离子，高锰酸根离子被还原为锰离子，结合原子守恒和电荷守恒可写出该反应的离子方程式；结合反应 的离子方程式定量关系计算反应的亚硝酸钠得到混合物中质量分数．

解答 解：I．（1）用固体氯化钠和水配制溶质质量分数为20%的氯化钠溶液的步骤为：计算、称量、量取、溶解、装瓶；
称量时用药匙取氯化钠固体，用托盘天平称量氯化钠固体；用量筒量、胶头滴管取所需水的体积；用烧杯溶解氯化钠，并用玻璃棒搅拌，所以需要的玻璃仪器有量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒，配制20%NaOH溶液，除烧杯、玻璃棒外，还需要的玻璃仪器有量筒、胶头滴管，
故答案为：量筒、胶头滴管；
（2）操作中，实验小组同学将气体通入盛有NaOH溶液的烧杯，改用图1装置，玻璃管a的作用是保持容器内压强稳定，
故答案为：保持容器内压强稳定；
（3）操作③是高温分解硝酸钠固体，选择坩埚、泥三角、三脚架，
故答案为：BDE；
II．（4）说明 NO₂^-有氧化性，则N元素的化合价降低，在酸性条件下，与还原剂KI反应，所以选择的试剂为KI-淀粉溶液、稀硫酸，观察到溶液变蓝现象，证明其具有氧化性，
故答案为：取样，滴加稀硫酸和KI-淀粉溶液，若溶液变蓝，则证明 NO₂^-有氧化性；
（5 ） 酸性KMnO₄溶液氧化亚硝酸根离子为硝酸根离子，高锰酸根离子被还原为锰离子，该反应的离子方程式为：5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；当加入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液由无色变为紫色，且半分钟内不褪色；
结合反应的离子方程式定量关系计算反应的亚硝酸钠，
2MnO₄^-+5NO₂^-+6H⁺=2Mn²⁺+5NO₃^-+3H₂O
 2                                  5
0.020L×0.1000mol•L^-1 n
n=0.005mol
100.00ml溶液中NaNO₂物质的量为0.005mol×4=0.02mol
得到混合物中质量分数=$\frac{0.02mol×69g/mol}{1.5g}$×100%=92%；
故答案为：5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；当加入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液由无色变为紫色，且半分钟内不褪色；92%．

点评 考查了物质性质和物质组成实验验证分析判断，滴定实验计算应用，物质检验的方法，掌握基础是关键，题目难度中等．