Question

1．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+Na₂O₂═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中观察到的现象有红棕色气体生成．
（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：防止倒吸，装置F的作用：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Na₂CO₃、NaOH．（填化学式）
（5）NaNO₂有像食盐一样的咸味，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（保留小数点后1位）（已知：NaNO₂摩尔质量69g/mol）

Answer 1

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，据此解答；
（1）碳和浓硝酸在加热条件下生成二氧化氮，二氧化氮是红棕色气体；
（2）二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，铜能被稀硝酸溶解生成硝酸铜和一氧化氮，可结合质量守恒定律写出反应方程式，再改写成离子方程式；
（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；
（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为$\frac{1.38g}{2g}$×100%=69.0%，答：样品中亚硝酸钠的质量分数为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．