Question

11．亞硝酸鈉（NaNO₂）是一種工業(yè)鹽，實驗室可用如下裝置（略去部分夾持儀器）制備．

已知：①2NO+Na₂O₂=2NaNO₂；
②3NaNO₂+3HCl=3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O；
③酸性條件下，NO和NO₂都能與MnO₄^-反應(yīng)生成NO₃^-和Mn²⁺；Na₂O₂能使酸性高錳酸鉀溶液褪色．
（1）加熱裝置A前，先通一段時間N₂，目的是排除裝置中的空氣．
（2）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．實驗結(jié)束后，將B瓶中的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶（填操作名稱）、過濾可獲得CuSO₄•5H₂O．
（3）儀器C的名稱為干燥管，其中盛放的藥品為堿石灰（填名稱）．
（4）充分反應(yīng)后，檢驗裝置D中產(chǎn)物的方法是：取產(chǎn)物少許置于試管中，加入稀硫酸溶液中有氣泡產(chǎn)生且在試管口上方出現(xiàn)紅棕色氣體，則產(chǎn)物是NaNO₂（注明試劑、現(xiàn)象）．
（5）為測定亞硝酸鈉的含量，稱取4.000g樣品溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol•L^-1酸性KMnO₄溶液進行滴定，實驗所得數(shù)據(jù)如下表所示：

滴定次數(shù)	1	2	3	4
KMnO4體積/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

①第一組實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，造成這種異常的原因可能是ac（填代號）．
a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準液潤洗
b．錐形瓶洗凈后未干燥
c．滴定終點時仰視讀數(shù)
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計算所得固體中亞硝酸鈉的質(zhì)量分數(shù)86.25%．
（6）設(shè)計合理實驗比較0.1mol•L^-1NaNO₂溶液中NO₂^-的水解程度和0.1mol•L^-1HNO₂溶液中HNO₂的電離程度相對大�。�（簡要說明實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論，儀器和藥品自選）
25°C．

Answer 1

分析 （1）分析裝置圖可知制備亞硝酸鈉需要一氧化氮和過氧化鈉反應(yīng)生成，過氧化鈉和二氧化碳、水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，所以制備的一氧化氮氣體必須純凈干燥，裝置中無空氣存在；
（2）裝置A中發(fā)生反應(yīng)是濃硝酸和碳加熱反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水，裝置A中生成的二氧化氮進入裝置B生成硝酸，氧化銅生成硝酸銅、硫酸銅，蒸發(fā)濃縮過程硝酸是易揮發(fā)性的酸，所以冷卻結(jié)晶得到晶體為硫酸銅晶體；
（3）儀器C為干燥管，利用其中的堿石灰用來干燥一氧化氮氣體；
（4）充分反應(yīng)后，檢驗裝置D中產(chǎn)物的方法是利用3NaNO₂+3HCl=3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O，反應(yīng)生成的一氧化氮遇到空氣會生成紅棕色氣體二氧化氮檢驗；
（5）①第一組實驗數(shù)據(jù)消耗的酸性高錳酸鉀溶液體積偏大，
a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準液潤洗，導(dǎo)致標準液被稀釋，標準液濃度減��；   
b．達到過程中錐形瓶不需要干燥，不影響待測液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量；
c．滴定終了仰視讀數(shù)，讀出的是凹液面下方讀數(shù)，讀數(shù)比實際消耗的標準液體積偏大；                         
②第一組數(shù)據(jù)舍棄，計算出其它3組消耗標準液的平均體積，再結(jié)合反應(yīng)方程式計算出樣品中亞硝酸鈉的質(zhì)量及質(zhì)量分數(shù)；
（6）在相同溫度下把等濃度的亞硝酸鈉和亞硝酸等體積混合，測定溶液PH，若PH大于7說明水解程度大，若PH小于7說明電離程度大．

解答 解：（1）制備亞硝酸鈉需要一氧化氮和過氧化鈉反應(yīng)生成，過氧化鈉和二氧化碳、水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，所以制備的一氧化氮氣體必須純凈干燥，裝置中無空氣存在，加熱A前，先通一段時間N₂，目的是把裝置中的空氣趕凈，避免生成的亞硝酸鈉混入雜質(zhì)，
故答案為：排出裝置中的空氣；
（2）裝置A中發(fā)生反應(yīng)是濃硝酸和碳加熱反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，裝置A中生成的二氧化氮進入裝置B生成硝酸，氧化銅生成硝酸銅、硫酸銅，蒸發(fā)濃縮過程硝酸是易揮發(fā)性的酸，所以冷卻結(jié)晶得到晶體為硫酸銅晶體，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；冷卻結(jié)晶；
（3）制備亞硝酸鈉需要一氧化氮和過氧化鈉反應(yīng)生成，過氧化鈉和二氧化碳、水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，所以制備的一氧化氮氣體必須純凈干燥，儀器C為干燥管，利用其中的堿石灰用來干燥一氧化氮氣體，
故答案為：干燥管；堿石灰；
（4）3NaNO₂+3HCl=3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O，反應(yīng)生成的一氧化氮遇到空氣會生成紅棕色氣體二氧化氮，充分反應(yīng)后，檢驗裝置D中產(chǎn)物的方法是：取產(chǎn)物少許置于試管中加入稀硫酸溶液中有氣泡產(chǎn)生且在試管口上方出現(xiàn)紅棕色氣體，證明產(chǎn)物是NaNO₂，
故答案為：加入稀硫酸溶液中有氣泡產(chǎn)生且在試管口上方出現(xiàn)紅棕色氣體；
（5）①第一組實驗數(shù)據(jù)消耗的酸性高錳酸鉀溶液體積偏大，會導(dǎo)致測量結(jié)果偏高，
a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準液潤洗，導(dǎo)致標準液被稀釋，滴定過程中消耗的標準液體積會偏大，故a正確；   
b．錐形瓶不需要干燥，所以錐形瓶洗凈后未干燥，不影響測定結(jié)果，故b錯誤；
c．滴定終了仰視讀數(shù)，導(dǎo)致讀數(shù)偏大，計算出的標準液體積偏大，故c正確；                         
故答案為：ac；
（6）由于第一組數(shù)據(jù)偏高，應(yīng)該舍棄；其它三組消耗標準液平均體積為：$\frac{20.2+20.00+19.98}{3}$mL=20.00mL，
25mL樣品消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，則250mL樣品溶液會消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.002mol×$\frac{250ml}{25ml}$=0.02mol，根據(jù)化合價變化可得反應(yīng)關(guān)系式：2MnO₄^-～5NO₂^-，則4.000g樣品中含有亞硝酸鈉的物質(zhì)的量為0.02mol×$\frac{5}{2}$=0.05mol，質(zhì)量為69g/mol×0.05mol=3.45g，所以反應(yīng)后的固體中亞硝酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{3.45g}{4.000g}$×100%=86.25%，
故答案為：86.25%；
（6）依據(jù)HNO₂溶液中存在電離平衡，NO₂^-存在水解平衡，比較0.1mol•L^-1NaNO₂溶液中NO₂^-的水解程度和0.1mol•L^-1HNO₂溶液中HNO₂的電離程度相對大小，實驗設(shè)計為：25°C將0.1mol/LHNO₂和0.1mol/LNaNO₂溶液等體積混合，若測定溶液PH＜7，說明HNO₂的電離程度大于NO₂^-離子的水解程度，若測定溶液PH＞7，說明NO₂^-離子水解程度大于HNO₂的電離程度，
故答案為：25°C將0.1mol/LHNO₂和0.1mol/LNaNO₂溶液等體積混合，若測定溶液PH＜7，說明HNO₂的電離程度大于NO₂^-離子的水解程度，若測定溶液PH＞7，說明NO₂^-離子水解程度大于HNO₂的電離程度．

點評 本題考查了探究物質(zhì)組成、測量物質(zhì)含量的方法，題目難度較大，涉及性質(zhì)實驗方案的設(shè)計、中和滴定操作及誤差分析、氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的分析、化學(xué)計算等知識，明確實驗原理及化學(xué)實驗基本操作方法為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力．