Question

8．亚硝酸钠是重要的防腐剂，某化学兴趣小组制备亚硝酸钠并测定其纯度．
【查阅资料】①NO与Na₂O₂反应为：2NO+Na₂O₂=2NaNO₂；NO与碱不反应，能被酸性KMnO₄溶液氧化为硝酸． ②NO₂与Na₂O₂反应为：2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃．
【实验探究一】制备亚硝酸钠
以碳和浓硝酸为起始原料，设计如下装置制备亚硝酸钠（部分夹持装置和A中的加热装置已略去）．
（1）装置A中烧瓶内发生反应的化学方程式是C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，装置B中的现象是B中溶液由无色变为蓝色，铜片表面有气泡产生．
（2）在加热装置A前应打开弹簧夹通一会N₂，目的是排尽装置中的空气，防止C中产生NaNO₃．
（3）装置C中的产物除NaNO₂外，还可能有Na₂CO₃NaOHNaNO₃（填化学式），为排除干扰，应在装置B、C间增加装置E，E中盛放的试剂应是B（填字母）．
A．浓H₂SO₄          B．碱石灰        C．无水CaCl₂        D．NaOH溶液
【实验探究二】测定亚硝酸钠的含量
称取装置C中反应后的固体4.000g溶于水，配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000
mol/L酸性KMnO₄溶液进行滴定，实验所得数据如下表所示：

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

（4）第一组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是AC（填字母）．
A．酸式滴定管未用标准液润洗     B．锥形瓶洗净后未干燥     C．滴定终了仰视读数
（5）根据表中数据，计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数是86.25%或0.8625．

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B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；
（2）为避免装置中的空气导致产品不纯，需要打开弹簧夹通入氮气排净装置中的空气；
（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，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）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；
（5）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，反应的化学方程式为：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，装置B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B中的现象是B中溶液由无色变为蓝色，铜片表面有气泡产生，
故答案为：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；B中溶液由无色变为蓝色，铜片表面有气泡产生；
（2）为避免装置中的空气导致产品不纯，需要打开弹簧夹通入氮气排净装置中的空气，防止C中产生NaNO₃，
故答案为：排尽装置中的空气，防止C中产生NaNO₃；
（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，化学式为：Na₂CO₃  NaOH  NaNO₃，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，
故答案为：Na₂CO₃  NaOH  NaNO₃；B；
（4）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；
故答案为：AC；
（5）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，题目难度不大．