题目内容

18．亚硝酸钠被称为工业盐，在漂白、电镀等方面应用广泛．以木炭，浓硝酸、水和铜为原料生成的一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠的装置如图所示．
已知：室温下，①2NO+Na2O=2NaNO2
②酸性条件下，NO或NO2-都能与MnO4-反应生成NO3-和Mn2+，
5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O

（1）A中观察到的现象是有红棕色气体生成 或 有（深）红色气体生成
（2）装置B中反应的离子方程式有3NO2+H2O=2H++2NO3-+NO、3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O．
（3）装置C的作用是防止倒吸，装置F的作用是吸收未反应的NO
（4）若无装置D，则E中产物除亚硝酸钠外还含有副产物Na2CO3NaOH．（填化学式）
（5）NaNO2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，必须选用的物质有BE．
A、自来水　　B、碘化钾淀粉试液　　C、淀粉　　D、白糖　　E、食醋　　F、白酒
（6）充分反应后，某同学设计实验对E中NaNO2的含量进行检测．称取E中固体2g，完全溶解配制成溶液100mL，取出25mL溶液用0.100mol/L酸性KMnO4溶液进行滴定（杂质不与KMnO4反应），消耗KMnO4溶液20mL，求样品中亚硝酸钠的质量分数69.0%（保留小数点后1位）（已知：NaNO2摩尔质量为69g/mol）

分析 装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水，装置B中是A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸和铜反应生成硝酸铜，一氧化氮和水；通过装置E中的过氧化钠吸收一氧化氮、二氧化碳，最后通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮防止污染空气．
（1）A中生成二氧化氮；
（2）二氧化氮与水反应生成硝酸，铜能与稀硝酸反应；
（3）大肚瓶可防止倒吸，酸性高锰酸钾溶液可吸收未反应的NO；
（4）二氧化碳和过氧化钠发生的反应生成碳酸钠和氧气，水与过氧化钠反应生成氢氧化钠；
（5）鉴别NaNO2和NaCl，利用2NaNO2+4HI═2NO+I2+2NaI+2H2O及碘遇淀粉变蓝分析；
（6）根据方程式5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O可求出亚硝酸钠的物质的量，然后求样品中亚硝酸钠的质量分数．

解答 解：装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮和二氧化碳和水，装置B中是A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸和铜反应生成硝酸铜，一氧化氮和水；通过装置E中的过氧化钠吸收一氧化氮、二氧化碳，最后通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮防止污染空气．
（1）根据装置图可知，A中浓硝酸与木炭发生氧化还原反应生成CO2和NO2以及水，因此A中观察到的现象有红棕色气体生成，
故答案为：有红棕色气体生成 或 有（深）红色气体生成；
（2）NO2溶于水生成NO和硝酸，硝酸具有氧化性能把金属铜氧化，则装置B中反应的离子方程式有3NO2+H2O=2H++2NO3-+NO、3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O，
故答案为：3NO2+H2O=2H++2NO3-+NO、3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O；
（3）NO2极易溶于水与水反应，所以装置C的作用是防止倒吸；NO与过氧化钠反应后有剩余，随意排放容易引起大气污染，而NO能被酸性高锰酸钾溶液氧化，则装置F的作用吸收未反应的NO，故答案为：防止倒吸；吸收未反应的NO；
（4）生成的NO中含有CO2和水蒸气，二者均能与过氧化钠反应，而碱石灰可以吸收CO2和水蒸气，所以如果没有D装置，则E中产物除亚硝酸钠外还含有副产物Na2CO3、NaOH，故答案为：Na2CO3、NaOH；
（5）鉴别NaNO2和NaCl，由2NaNO2+4HI═2NO+I2+2NaI+2H2O及碘遇淀粉变蓝可知，则选择试剂为BE，
故答案为：BE；
（6）消耗高锰酸钾的物质的量是0.1mol/L×0.02L=0.002mol，则根据方程式5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O可知，亚硝酸钠的物质的量是0.002mol×$\frac{5}{2}$=0.005mol，则原样品中亚硝酸钠的物质的量是0.005mol×$\frac{100mL}{25mL}$=0.02mol，其质量为0.02mol×69g/mol=1.38g，所以样品中亚硝酸钠的质量分数$\frac{1.38g}{2g}$×100%=69.0%，
故答案为：69.0%．

点评 本题考查硝酸的性质、尾气处理、实验条件控制、实验方案设计与评价以及物质含量测定，注意实验过程中的反应现象分析，掌握基础是关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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8．人们认识和应用物质常从两方面入手，一是从物质的类别认识该物质可能跟哪些物质发生反应；二是从物质所含元素的化合价分析该物质是否具有氧化性或还原性．

（1）图1是硫元素的各个价态与物质类别的对应关系：
①写出指定物质的化学式：A2SO3，BH2S．
②写出SO2转化为A的化学反应方程式：2SO2+O2$?_{△}^{催化剂}$2SO3．
（2）为认识浓硫酸的强氧化性，老师在B、C、D试剂瓶中依次分装酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水，进行图2所示的实验．
①写出A中发生的化学反应方程式：C+2H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2SO2↑+2H2O．
②C试剂瓶中品红溶液的作用：检验二氧化硫是否除尽．
③老师提醒同学们，如果B、D顺序对调，即使澄清石灰水变浑浊也不能说明木炭已被氧化成CO2其原因是Ca（OH）2+SO2═CaSO3↓+H2O（用化学方程式表示）
④下列实验中能证明某气体为SO2的是e
a．使澄清石灰水变浑浊　      b．使湿润的蓝色石蕊试纸变红　      c．使品红溶液褪色
d．通入足量NaOH溶液中，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，该沉淀溶于稀盐酸
e．通入氯水中，能使氯水褪色，再滴加Ba（NO3）2溶液有白色沉淀产生．
9．硫酸厂用煅烧黄铁矿（FeS2）来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2）制备绿矾．
（1）SO2和O2反应制取SO3的反应原理为：2SO2+O2→加热催化剂2SO3，经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol/（L•s）
①则这段时间为5s．
②该反应达到平衡状态的标志是BD．
A．容器内硫元素物质的量分数不变      B．混合物的平均相对分子质量不变
C．n（SO2）：n（O2）：n（SO3）=2：1：2         D．各组分的体积分数不变
（2）利用烧渣制绿矾的过程如下
操作I的名称过滤，溶液A的溶质H2SO4，固体B是Fe．
（3）某科研机构用NaOH溶液吸收废气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示，（电极材料为石墨）
①图中b极要连接电源的正极（填“正”或“负”）
②SO32-放电的电极反应式为SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+．
③若用甲烷-空气燃料电池作电源，处理标准状况下40m3的废气（其中SO2的体积分致为0.2 ），理论上需要消耗标准状况下甲烷2m3．
6．氰化物有剧毒，冶金工业会产生大量含氰化物的废水，其中氰化物以CN-等形式存在于废水中．某化学小组同学对含氰化物废水处理进行研究．
Ⅰ．查阅资料：含氰化物的废水破坏性处理方法．
利用强氧化剂将氰化物氧化为无毒物质，如以TiO2为催化剂用NaClO将CN-离子氧化成CNO-（CN-和CNO-中N元素均为-3价），CNO-在酸性条件下继续与NaClO反应生成N2、CO2、Cl2等．
Ⅱ．实验验证：破坏性处理CN-的效果．
化学兴趣小组的同学在密闭系统中用如图装置进行实验，以测定CN-被处理的百分率，实验步骤如下：

步骤1：取一定量废水进行加热蒸发、浓缩．
步骤2：取浓缩后含CN-离子的废水与过量NaClO溶液的混合液共200mL（设其中CN-的浓度为0.2mol•L-1）倒入甲中，塞上橡皮塞．
步骤3：点燃酒精灯对丁装置加热
步骤4：打开甲上的橡皮塞和活塞，使甲中溶液全部放入乙中，关闭活塞．
步骤5：打开活塞K，通一段时间N2，关闭活塞K．
步骤6：实验完成后测定干燥管I（含碱石灰）的质量m2（实验前干燥管I（含碱石灰）的质量m1）
回答下列问题：
（1）在破坏性处理方法中，在酸性条件下NaClO和CNO-反应的离子方程式为2CNO-+6ClO-+8H+═2CO2↑+N2↑+3Cl2↑+4H2O，请标出反应中电子转移的方向和数目：．
（2）对丁装置加热放在步骤3进行的原因是将产生的氯气及时除去．
（3）丙装置中的试剂是浓硫酸．
（4）干燥管Ⅱ的作用是防止空气中的水和CO2进入干燥管I中影响对CO2的测量．
（5）请简要说明实验中通入N2的目的是使装置中的CO2全部被排到干燥管I中被吸收，减少误差．
（6）若干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g，则该实验中测得CN-被处理的百分率为80%．
13．NaCN为剧毒无机物．某兴趣小组查资料得知，实验室里的NaCN溶液可用Na2S2O3溶液进行解毒销毁，他们开展了以下三个实验，请根据要求回答问题：
实验Ⅰ．硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3•5H2O）的制备：
已知Na2S2O3•5H2O对热不稳定，超过48℃即开始丢失结晶水，现以Na2CO3和Na2S物质的量之比为2：1的混合溶液及SO2气体为原料，采用如图装置制备Na2S2O3•5H2O．
（1）将Na2S和Na2CO3按反应要求的比例一并放入三颈烧瓶中，注入150mL蒸馏水使其溶解，在蒸馏烧瓶中加入Na2SO3固体，在分液漏斗中注入C（填以下选择项的字母），并按下图安装好装置，进行反应．
A．稀盐酸         B．浓盐酸        C．70%的硫酸     D．稀硝酸
（2）pH小于7会引起Na2S2O3溶液的变质反应，会出现淡黄色浑浊．反应约半小时，当溶液pH接近或不小于7时，即可停止通气和加热．如果通入SO2过量，发生的化学反应方程式为Na2S2O3+SO2+H2O=2NaHSO3+S↓；
实验Ⅱ．产品纯度的检测：
（3）已知：Na2S2O3•5H2O的摩尔质量为248g/mol；2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6．取晶体样品a g，加水溶解后，滴入几滴淀粉溶液，用0.010mol/L碘水滴定到终点时，消耗碘水溶液v mL．
①滴定终点的现象是最后滴入一滴碘水，溶液颜色由无色变成蓝色，且半分钟内部褪色；   
②该样品纯度是$\frac{4.96×1{0}^{-3}v}{a}×100%$；
（4）滴定过程中可能造成实验结果偏低的是BD；
A．锥形瓶未用Na2S2O3溶液润洗
B．锥形瓶中溶液变蓝后立刻停止滴定，进行读数
C．滴定终点时仰视读数    
D．滴定管尖嘴内滴定前无气泡，滴定终点发现气泡
实验Ⅲ．有毒废水的处理：
（5）兴趣小组的同学在采取系列防护措施及老师的指导下进行以下实验：
向装有2mL 0.1mol/L 的NaCN溶液的试管中滴加2mL 0.1mol/L 的Na2S2O3溶液，两反应物恰好完全反应，但无明显现象，取反应后的溶液少许滴入盛有10mL 0.1mol/L FeCl3溶液的小烧杯，溶液呈现血红色，请写出Na2S2O3解毒的离子反应方程式CN-+S2O32-=SCN-+SO32-．
3．金属钛及钛的合金被认为是21世纪重要的金属材料．常温下钛不和非金属、强酸反应．TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料．
（1）实验室利用反应TiO2（s）+CCl4（g）$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$TiCl4（g）+CO2（g），在无水无氧条件下，制取TiCl4实验装置示意图如图：

有关物质性质如表：
物质熔点/℃沸点/℃其他
CCl4-2376与TiCl4互溶
TiCl4-25136遇潮湿空气产生白雾
①仪器A的名称是干燥管，装置E中的试剂是浓硫酸．
②欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是蒸馏．
（2）工业上可以由钛铁矿（FeTiO3）（含Fe2O3等杂质）制备金属Ti．
工业制备过程由钛铁矿经过酸溶解、过滤以及后续一系列化学变化和物理变化，可以将不溶于水的H2TiO3从溶液中过滤出来，再对H2TiO3进行洗涤，最后对H2TiO3进行煅烧得到TiO2，最终获得金属Ti．过程简化如下：

①水洗H2TiO3后，向洗涤液中加滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是Fe2+．
用离子方程式解释“出现微红色”的原因2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3
②以TiO2为原料制取金属钛的其中一步反应为TiO2、氯气和焦炭反应生成TiCl4，己知该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1，则另一生成物为CO．
③用Mg还原TiCl4制金属钛取过程中必须在1070K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是隔绝空气（或惰性气氛中）；
所得到的金属钛中混有少量杂质，可加入稀盐酸或稀硫酸溶解后除去．
10．实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气的反应方程式为：2KClO3$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O2↑
回答下列问题：
（1）该反应中被氧化的元素名称为氧，生成1mol O2时转移电子的数目是4NA．
（2）从反应后的固体混合物中分离出难溶于水的MnO2的具体实验操作名称：过滤．
（3）分离出的MnO2可用于实验室制取Cl2，化学方程式为：MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O，其离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．
（4）若两个反应中转移的电子的物质的量相同，则生成的O2和Cl2在相同状况下的体积比为1：2．
（5）以上两个反应都用到MnO2，其作用分别是催化剂、氧化剂．
7．现有金属单质A和气体甲、乙、丙及物质B、C、D、E、F、G，它们之问能发生如下反应，其中乙是黄绿色气体（图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出）．

请根据以上信息回答下列问题：
（1）写出下列物质的名称：丙氯化氢；
（2）写出下列物质的化学式：FCa（ClO）2；
（3）气体乙是一种重要的化工原料，在工农业牛产、牛活中有着重要的应用．请你根据所学知识回答下列问题：
①把气体乙通入紫色石蕊溶液中，可以观察到的现象是：先变红后褪色，请你解释其中的原因氯气和水反应生成HCl、HClO，溶液显酸性使石蕊变红HClO具有漂白性（或强氧化性）使溶液褪色．
②某化学兴趣小组计划用气体乙和物质B制取简易消毒液D．其反应原理为：（用化学方程式表示）Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O．
6．常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应．小明设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的气体产物．
（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是提供水蒸汽．
（2）铁与水蒸气反应的化学方程式3Fe+4H2O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2
（3）探究生成的气体是什么？用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中．说明生成的气体是H2．

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