Question

9．亚硝酸钠（NaNO₂）是一种常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量，某兴趣小组进行下面实验探究，查阅资料知道：①2NO+Na₂O₂=2NaNO₂②2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃
③酸性KMnO₄溶液可将NO₂^-氧化为NO₃^-，MnO₄^-还原成Mn²⁺．
Ⅰ．产品制备与检验：用如图1装置制备NaNO₂：

（1）写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目
（2）B装置的作用是将NO₂转化为NO，同时Cu与稀硝酸反应生成NO（或制取NO）
（3）有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠，还有硝酸钠、碳酸钠、氢氧化钠，为制备纯净NaNO₂应在B、C装置间增加一个装置，请在右框内画出增加的装置图2，并标明盛放的试剂．
（4）试设计实验检验装置C中NaNO₂的存在（写出操作、现象和结论）取少量装置C中产物置于试管中，加入适量蒸馏水溶解，（加入稀硫酸酸化）滴加入1-2滴（少量）酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，说明C中产物含有NaNO₂
Ⅱ．含量的测定
称取装置C中反应后的固体4.00g溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol/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

（5）第一组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是AC（双项选择）．
A．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗   B．锥形瓶洗净后未干燥
C．滴定结束仰视读数                         D．滴定结束俯视读数
（6）根据表中数据，计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数86.25%或0.8625（结果保留4位有效数字）

Answer 1

分析 （1）碳与浓硝酸在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，据此写出方程式，根据化合价变化标出电子转移的方向和数目；
（2）装置C中需要用NO和过氧化钠反应，则装置B是用于提供NO气体；
（3）通过B装置的气体中含有二氧化碳、NO和水，需要将二氧化碳和水除去，据此选用试剂，并画出装置图；
（4）酸性KMnO₄溶液可将NO₂^-氧化为NO₃^-，MnO₄^-还原成Mn²⁺，据此设计实验方案检验装置C中NaNO₂的存在；
（5）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；                         
D．滴定终了俯视读数，读出的是凹液面上方读数，读数比实际读数偏小；
（6）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中C与浓硝酸反应的化学方程式的方程式为：C+4HNO₃（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，反应中电子转移数目为4，标出电子转移的方向和数目为：，
故答案为：；
（2）根据实验装置可知，装置C中发生反应：2NO+Na₂O₂=2NaNO₂，则装置B的作用是将NO₂转化为NO，同时Cu与稀硝酸反应生成NO（或制取NO），
故答案为：将NO₂转化为NO，同时Cu与稀硝酸反应生成NO（或制取NO）；
（3）为制备纯净NaNO₂，需要将进入装置C的气体中的二氧化碳和水除去，碱石灰能够吸收二氧化碳和水，故可以选用碱石灰，装置图如：或，
故答案为：或；
（4）根据题中信息可知，酸性KMnO₄溶液可将NO₂^-氧化为NO₃^-，MnO₄^-还原成Mn²⁺，据此可设计出检验亚硝酸钠的方法为：取少量装置C中产物置于试管中，加入适量蒸馏水溶解，（加入稀硫酸酸化）滴加入1-2滴（少量）酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，说明C中产物含有NaNO₂，
故答案为：取少量装置C中产物置于试管中，加入适量蒸馏水溶解，（加入稀硫酸酸化）滴加入1-2滴（少量）酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，说明C中产物含有NaNO₂；
（5）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；                         
D．滴定终了俯视读数，滴定管读数偏小，计算出的标准液体积偏小，故D错误；
故答案为：AC；
（6）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 本题考查了探究物质组成、测量物质含量的方法，题目难度较大，涉及性质实验方案的设计、中和滴定操作及误差分析、氧化还原反应中电子转移的分析、化学计算等知识，明确实验原理及化学实验基本操作方法为解答关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．