Question

4．亚硝酸钙是一种阻锈剂，可用于染料工业，某兴趣小组拟制备Ca（NO₂）₂并对其性质进行探究．
【背景素材】
Ⅰ．Ca（NO₂）₂能被酸性KMnO₄溶液氧化成NO₃-，MnO₄^-被还原为Mn²⁺．
Ⅱ．在酸性条件下，Ca（NO₂）₂能将I^-氧化为I₂，S₂O${\;}_{3}^{2-}$能将I₂还原为I^-．
Ⅲ．HNO₂是具有氧化性的一元弱酸且AgNO₂是一种难溶于水的白色化合物．
（1）兴趣小组同学拟利用铜片和某浓度的硝酸制备物质的量之比为1：1的NO和NO₂的混合气体，请写出此反应的离子方程式2Cu+2NO₃^-+6H⁺=2Cu²⁺+NO↑+NO₂↑+3H₂O；
（2）兴趣小组同学拟利用（1）产生的氮氧化物制备Ca（NO₂）₂，装置如图．

①装置A中导管末端接一玻璃球的作用是增大气体与石灰乳的接触面积，加快反应速率；
②装置B的作用是防止倒吸或做安全瓶；
③若现有m mol NO₂和n mol NO组成的混合气体进入装置C进行尾气处理，欲用amol/L NaOH溶液吸收，至少需要a mol/L NaOH溶液的体积为$\frac{m+n}{a}$升；
（3）兴趣小组同学拟测定Ca（NO₂）₂的纯度（杂质不参加反应），可供选择的试剂：
A．KI（酸性）溶液      B．淀粉溶液
C．Na₂S₂O₃溶液           D．酸性KMnO₄溶液
①利用Ca（NO₂）₂的还原性来测定其纯度，可选择的试剂是D （填字母）；
②利用Ca（NO₂）₂的氧化性来测定其纯度，可选择的试剂是ABC （填字母）；
（4）兴趣小组同学认为制备的Ca（NO₂）₂会混有Ca（NO₃）₂，能用来鉴别二者的试剂AC
A．测溶液的PH值               B．加硫酸铁（酸性）溶液
C．加硝酸银溶液               D．加淀粉碘化钾（酸性）溶液．

Answer 1

分析 （1）铜片和某浓度的硝酸制备物质的量之比为1：1的NO和NO₂的混合气体，结合电子守恒计算消耗铜物质的量，结合电荷守恒和原子守恒配平书写离子方程式；
（2）①利用玻璃球可增大气体与溶液的接触面积；
②B装置是安全瓶，再结合气体NO₂易溶于NaOH溶液判断；
③根据组成守恒，NaNO₃和NaNO₂中钠与氮之比为1：1，所以n（NaOH）=n（NO₂）+n（NO）=（m+n）mol，再根据V=$\frac{n}{V}$计算出消耗该氢氧化钠溶液的体积；
（3）①由信息Ca（NO₂）₂能被酸性KMnO₄溶液氧化成NO₃^-，可根据消耗的酸性KMnO₄溶液，利用电子守恒来计算Ca（NO₂）₂并测定其纯度；
②由信息在酸性条件下，Ca（NO₂）₂能将I^-氧化为I₂，S₂O₃^2-能将I₂还原为I^-可知，根据氧化还原反应的电子守恒，建立关系式，进行计算即可；
（4）Ca（NO₂）₂会混有Ca（NO₃）₂，检验是否混有，亚硝酸根离子是弱酸阴离子水解溶液显碱性，硝酸钙是强酸强碱盐不水解，溶液呈中性，加入硫酸铁不反应，亚硝酸银为微溶于水能形成沉淀，加入淀粉碘化钾（酸性）溶液都能反应生成碘单质．

解答 解：（1）铜片和某浓度的硝酸制备物质的量之比为1：1的NO和NO₂的混合气体，氮元素+5价变化为+2价和+4价，电子转移总数4mol时消耗铜物质的量为2mol，结合电荷守恒和原子守恒配平书写得到离子方程式为：2Cu+2NO₃^-+6H⁺=2Cu²⁺+NO↑+NO₂↑+3H₂O，
故答案为：2Cu+2NO₃^-+6H⁺=2Cu²⁺+NO↑+NO₂↑+3H₂O；
（2）①装置C中导管末端接一玻璃球可增大与石灰乳的接触面积，
故答案为：增大气体与石灰乳的接触面积，加快反应速率；
②装置B的作用是防倒吸，故答案为：防止倒吸（或做安全瓶）；     
③根据质量守恒，NaNO₃和NaNO₂中钠与氮之比为1：1，所以n（NaOH）=n（NO₂）+n（NO）=（m+n）mol，
所以消耗amol/L的氢氧化钠溶液体积为：V=$\frac{mmol+nmol}{amol/L}$=$\frac{m+n}{a}$L，
故答案为：$\frac{m+n}{a}$；
（3）①由信息Ca（NO₂）₂能被酸性KmnO₄溶液氧化成NO₃^-，MnO₄^-被还原为Mn²⁺可知，则利用Ca（NO₂）₂的还原性来测定其纯度，可选择的试剂是e；
故答案为：D；       
②利用Ca（NO₂）₂的氧化性来测定其纯度的步骤：准确称取mgCa（NO₂）₂样品放入锥形瓶中，加适量水溶解后，加入过量的KI溶液、淀粉溶液，然后滴加稀硫酸，用NaS₂O₃溶液滴定至溶液由蓝色恰好变为无色，且半分钟内不变色，消耗NaS₂O₃溶液的体积，据此计算Ca（NO₂）₂纯度，故选ABC，
故答案为：ABC；
（4）Ca（NO₂）₂会混有Ca（NO₃）₂，检验是否混有，亚硝酸根离子是弱酸阴离子水解溶液显碱性，硝酸钙是强酸强碱盐不水解，溶液呈中性
A．测溶液的PH值，显碱性的为亚硝酸钙，中性的为硝酸钙，故A正确；
B．加硫酸铁（酸性）溶液不与二者反应，不能鉴别，故B错误；
C．加硝酸银溶液，溶液中出现白色浑浊的是亚硝酸钙，无反应现象的为硝酸钙，能鉴别，故C正确；
D．加淀粉碘化钾（酸性）溶液，亚硝酸钙和硝酸钙都能发生氧化还原反应生成碘单质，遇到淀粉变蓝，不能鉴别．故D错误；
故答案为：A C．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备实验原理、实验装置的作用、氧化还原反应的应用为解答的关键，侧重分析与实验及应用能力的综合考查，题目难度中等．