Question

11．亚硝酸钠可大量用于燃料和有机合成工业，请回答下列问题：
（1）实验室模拟用如图所示装置通过如下过程制备亚硝酸钠：

已知：
（I）氧化过程中，控制反应液的温度在35～60℃条件下发生的主要反应：
C₆H₁₂O₆+12HNO₃═3H₂C₂O₄-COOH+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
（II）如图2氢氧化钠溶液吸收NO、NO₂发生如下反应：
NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，2NO₂+2NaOH?NaNO₃+NaNO₂+H₂O
①A中反应温度不宜高于60℃，原因是避免硝酸分解，降低原料利用率
②氢氧化钠溶液吸收后的溶液中除OH^-，NO₂与另一种阴离子的物质的量之比为3：1．
③B装置用于制备NaNO₂，盛装的试剂除NaOH外，还可以是B．
A．NaCl（aq）            B．Na₂CO₃（aq）          C．NaNO₃（aq）
（3）测定产品纯度：
I．准确称量ag产品配成100mL溶液；
II．从步骤I配制的溶液中移取20.00mL加入锥形瓶中；
III．用c mol/L酸性KMnO₄溶液滴定至终点；
IV．重复以上操作3次，消耗KMnO₄酸性溶液的平均体积为V mL．
①锥形瓶中发生反应的离子方程式为5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O
②产品中NaNO₂的纯度为$\frac{2.5cV×1{0}^{-3}mol×\frac{100mL}{20mL}×69g/mol}{ag}×100%$ （写出计算表达式）．

Answer 1

分析 （1）木屑的主要成分是纤维素[（C₆H₁₀O₅）_n]，酸溶后得葡萄糖溶液，用葡萄糖还原硝酸得NO和NO₂，用NaOH吸收NO和NO₂，得到NaNO₂；HNO₃不稳定，温度过高发生分解，所以反应温度不宜高于60℃，NaOH溶液呈碱性，可以用碳酸钠溶液代替，据此答题；
（2）测定产品纯度，利用KMnO₄氧化NO₂^-进行滴定计算NaNO₂的含量，反应过程中高锰酸钾溶液的紫色会褪色，当达到滴定终点时，高锰酸钾溶液的紫色就不会褪色，根据电子得失守恒可得关系式2KMnO₄～5NaNO₂，根据KMnO₄的物质的量，可求得NaNO₂的质量，进而确定产品中NaNO₂的纯度，据此答题．

解答 解：（1）①根据分析可知，A中有硝酸参加反应，硝酸受热易分解，降低了原料利用率，所以反应温度不宜高于60℃；
故答案为：避免硝酸分解，降低原料利用率；
不经过任何处理，按此过程进行，氢氧化钠溶液吸收后的溶液中除OH^-外还有两种阴离子，其中一种是NO₂^-，另一种为NO₃^-，根据反应C₆H₁₂O₆+12HNO₃═3HOOC-COOH+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O可知，得到的NO和NO₂的体积比为1：3，根据反应NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O可得反应NO+3NO₂+4NaOH═3NaNO₂+NaNO₃+2H₂O，所以溶液中NO₂^-与NO₃^-的物质的量之比为3：1；
故答案为：3：1；
③NaOH溶液呈碱性，可以用碳酸钠溶液代替；
故答案为：B；
（2）①锥形瓶中发生反应为高锰酸钾氧化亚硝酸钠，反应的离子方程式为5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
故答案为：5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
②KMnO₄的物质的量为cV×10^-3 mol，根据反应5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O可知，NaNO₂的物质的量为2.5cV×10^-3 mol，所以产品中NaNO₂的纯度为：$\frac{2.5cV×1{0}^{-3}mol×\frac{100mL}{20mL}×69g/mol}{ag}×100%$；
故答案为：$\frac{2.5cV×1{0}^{-3}mol×\frac{100mL}{20mL}×69g/mol}{ag}×100%$．

点评 本题考查物质制备实验方案设计与探究，为高频考点，把握制备原理、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．