Question

20．某化学学习小组发现在碱性溶液中，NO₂会发生如下反应：
2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂
于是提出猜想，NO₂和碱性的NaHCO₃溶液也能发生类似反应．该小组利
用如图所示装置，使NO₂和NaHCO₃溶液充分反应并获得反应液X．
（1）①NaHCO₃溶液呈碱性的原因是碳酸氢根离子水解沉淀大于电离程度，溶液显碱性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
②Cu与浓硝酸反应的现象是Cu逐渐减少（溶解）溶液变为蓝色，产生红棕色气体．
③欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体，操作步骤是：
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．
（2）该小组同学为了对猜想进行探究，进行如下讨论和实验．
④甲同学认为，可通过检验X中是否存在NO₃^-的方法验证猜想．但经讨论后认为不可行，你认为其原因是二氧化氮与水反应也能生成硝酸根．
⑤乙同学在X中加入少量K₂Cr₂O₇溶液，结果溶液褪色，则产物中含有NaNO₂．根据以上信息，写出NO₂与NaHCO₃溶液反应的离子方程式2NO₂+2HCO₃^-═NO₂^-+NO₃^-+2CO₂↑+H₂O．
⑥已知在酸性条件下NO₂^-能将I^-氧化为I₂．你认为能否用KI淀粉溶液检验X中是否存在NaNO₂：不能（填“能”或“不能”），原因是NaNO₂和NaNO₃在酸性条件下都能氧化碘离子生成碘单质．
⑦已知5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O．称取a g KMnO₄固体，加蒸馏水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液．移取20.00mL X于锥形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液进行滴定，消耗b mL KMnO₄溶液．滴点终点的现象是滴入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液由无色变为浅红色且保持30s不褪色，则X中NaNO₂的浓度是$\frac{ab}{316}$mol/L（用含a、b的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）①碳酸氢钠溶液中碳酸氢根离子水解溶液显碱性；
②Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜、红棕色气体二氧化氮和水，溶液娥呈蓝色；
③溶液中得到溶质晶体通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到；
（2）④二氧化氮与水反应生成硝酸；
⑤NO₂与NaHCO₃溶液反应生成NaNO₂，此时氮的化合价降低，根据氧化还原反应的原理可知，还应有硝酸根生成；
⑥X中既有NaNO₂又有NaNO₃，在酸性条件下都能氧化碘离子；
⑦称取a gKMnO₄固体，加蒸馏水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液．移取20.00mL X于锥形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液进行滴定NaNO₂溶液，原来NaNO₂溶液无色，滴点终点时溶液由无色变为浅红色，消耗b mL KMnO₄溶液，根据反应5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，利用高锰酸钾的物质的量可计算出X中所含有的NaNO₂的物质的量，进而确定NaNO₂的浓度；

解答 解：（1）①碳酸氢钠溶液中碳酸氢根离子水解沉淀大于电离程度，溶液显碱性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，
故答案为：碳酸氢根离子水解沉淀大于电离程度，溶液显碱性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
②Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜、红棕色气体二氧化氮和水，溶液娥呈蓝色，反应的方程式为；Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
故答案为：Cu逐渐减少（溶解）溶液变为蓝色，产生红棕色气体；
③欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体，操作步骤是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到，故答案为：冷却结晶；
（2）④二氧化氮与水反应也能生成硝酸根，所以检验X中存在NO₃^-不能说明是NO₂和NaHCO₃溶液反应生成了硝酸根，
故答案为：二氧化氮与水反应也能生成硝酸根；
⑤NO₂与NaHCO₃溶液反应生成NaNO₂，此时氮的化合价降低，根据氧化还原反应的原理可知，还应有硝酸根生成，所以NO₂与NaHCO₃溶液反应的化学方程式为2NO₂+2NaHCO₃═NaNO₂+NaNO₃+2CO₂↑+H₂O，反应的离子方程式为：2NO₂+2HCO₃^-═NO₂^-+NO₃^-+2CO₂↑+H₂O，
故答案为：2NO₂+2HCO₃^-═NO₂^-+NO₃^-+2CO₂↑+H₂O；
⑥X中既有NaNO₂又有NaNO₃，NaNO₂和NaNO₃在酸性条件下都能氧化碘离子生成碘单质，所以不能用KI淀粉溶液检验X中存在NaNO₂，
故答案为：不能；NaNO₂和NaNO₃在酸性条件下都能氧化碘离子生成碘单质；
⑦称取a gKMnO₄固体，加蒸馏水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液．移取20.00mL X于锥形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液进行滴定NaNO₂溶液，原来NaNO₂溶液无色，滴点终点时溶液由无色变为浅红色，所以滴点终点的现象是滴入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液由无色变为浅红色且保持30s不褪色，消耗b mL KMnO₄溶液，高锰酸钾的物质的量为 $\frac{ag}{158g/mol}$×$\frac{b}{250}$，
根据反应5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，
可知20.00mL X溶液中所含有的NaNO₂的物质的量为$\frac{ag}{158g/mol}$×$\frac{b}{250}$×$\frac{5}{2}$=$\frac{ab}{15800}$mol，
所以NaNO₂的浓度为=$\frac{\frac{ab}{15800}mol}{0.02L}$=$\frac{ab}{316}$mol/L，
故答案为：滴入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液由无色变为浅红色且保持30s不褪色；$\frac{ab}{316}$mol/L．

点评 本题考查较为综合，以物质的制备实验为载体，综合考查实验的设计、物质的检验、氧化还原滴定等知识，注意根据物质的性质设计实验方案，题目难度中等．