Question

14．活动小组同学采用如图装置制备并测定所得固体中亚硝酸钠（NaNO₂）的质量分数（装置可重复使用，部分夹持仪器已省略）．

已知：
①2NO+Na₂O₂═2NaNO₂；
②酸性条件下，NO、NO₂都能与MnO₄^-反应生成NO₃^-和Mn²⁺；NaNO₂能使
酸性高锰酸钾溶液褪色．
（1）实验装置的连接顺序为A C E D E B；
（2）C瓶内发生反应的离子方程式为Cu+2H⁺+NO₂=Cu²⁺+NO↑+H₂O．
（3）为了测定亚硝酸钠的含量，称取4.0g样品溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.10mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液进行滴定，实验所得数据如表．

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

①下列选项导致结果偏高的是ad（填字母序号）．
a．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗
b．锥形瓶用蒸馏水洗净后未干燥
c．观察滴定终点时俯视读数
d．滴定结束，滴定管尖嘴端悬挂一滴液体
②根据表中数据进行计算，所制得的固体中亚硝酸钠的质量分数为86.25%．
（4）设计实验，比较0.1mol•L^-1NaNO₂溶液中NO₂^-的水解程度和0.1mol•L^-1HNO₂溶液中HNO₂电离程度的相对大小25℃时，将两种溶液等体积混合，若混合溶液的pH＜7，则说明HNO₂的电离程度大于NO₂^-的水解程度，若pH＞7，则说明HNO₂的电离程度小于NO₂^-的水解程度（简要说明实验步骤、现象和结论，仪器和药品自选）．

Answer 1

分析 （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，装置C中二氧化氮通入和水反应生成硝酸，硝酸具有强氧化性能氧化铜生成硝酸铜溶液同时生成一氧化氮气体，装置E以吸收杂质CO₂、NO₂，在装置D中由NO和过氧化钠发生反应制备NaNO₂，装置B吸收尾气，为防止水蒸气进入装置D，D与B之间加入装置E；
（2）装置C中二氧化氮通入和水反应生成硝酸，硝酸具有强氧化性能氧化铜生成硝酸铜溶液同时生成一氧化氮气体，据此书写；
（3）①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；
②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；
（4）在相同温度下把等浓度的亚硝酸钠和亚硝酸等体积混合，测定溶液PH，若PH大于7说明水解程度大，若PH小于7说明电离程度大．

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：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，装置C中二氧化氮通入和水反应生成硝酸，硝酸具有强氧化性能氧化铜生成硝酸铜溶液同时生成一氧化氮气体，装置E以吸收杂质CO₂、NO₂，在装置D中由NO和过氧化钠发生反应制备NaNO₂，装置B吸收尾气，为防止水蒸气进入装置D，D与B之间加入装置E；
故答案为：A C E D E B；
（2）装置C中二氧化氮通入和水反应生成硝酸，硝酸具有强氧化性能氧化铜生成硝酸铜溶液同时生成一氧化氮气体，离子方程式为：Cu+2H⁺+NO₂=Cu²⁺+NO+H₂O；
故答案为：Cu+2H⁺+NO₂=Cu²⁺+NO+H₂O；
（3）①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．滴定终了俯视读数，导致读数偏小，计算出的标准液体积偏小，故c错误；
d．滴定结束，滴定管尖嘴端悬挂一滴液体，读取标准溶液体积增大，测定结果偏高，故d正确；
故答案为：ad；
②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：（20.02+20.00+19.98）÷3mL=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×$\frac{250}{25}$=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：$\frac{3.45g}{4.0g}$×100%=86.25%；
故答案为：86.25%；
（4）依据HNO₂溶液中存在电离平衡，NO₂^-存在水解平衡，比较等浓度的NaNO₂溶液中NO₂^-的水解程度和HNO₂溶液中HNO₂的电离程度相对大小，实验设计为：25°C将0.1mol/LHNO₂和0.1mol/LNaNO₂溶液等体积混合，若测定溶液PH＜7，说明HNO₂的电离程度大于NO₂^-离子的水解程度，若测定溶液PH＞7，说明NO₂^-离子水解程度大于HNO₂的电离程度；
故答案为：25℃时，将两种溶液等体积混合，若混合溶液的pH＜7，则说明HNO₂的电离程度大于NO₂^-的水解程度，若pH＞7，则说明HNO₂的电离程度小于NO₂^-的水解程度．

点评 本题考查实验方案的设计和探究，考查学生分析和解决问题的能力，涉及化学方程式的书写、物质含量的计算以及电解原理，综合性强，题目难度中等．