Question

10．亞硝酸鈉是一種工業(yè)鹽，用途廣泛；外觀與食鹽非常相似，但毒性較強．某化學興趣小組對食鹽與亞硝酸鈉進行了如下探究：
㈠鑒別NaCl和NaNO₂
1測定溶液pH
用pH試紙分別測定0.1mol/L兩種鹽溶液的pH，測得NaNO₂溶液呈堿性．NaNO₂溶液呈堿性的原因是NO₂^-+H₂O?HNO₂+OH^-（用離子方程式解釋）．NaNO₂溶液中c（HNO₂）=c（OH^-）-c（H⁺）（用溶液中其它離子的濃度關(guān)系式表示）．
2沉淀法
取2mL0.1mol/L兩種鹽溶液于試管中，分別滴加幾滴稀硝酸銀溶液．兩支試管均產(chǎn)生白色沉淀．分別滴加幾滴稀硝酸并振蕩，盛NaNO₂溶液的試管中沉淀溶解．該溫度下 K_sp（AgNO₂）=2×10^-8；
K_sp（AgCl）=1.8×10^-10則反應(yīng)AgNO₂（s）+Cl^-（aq）?AgCl（s）+NO₂^-（aq）的化學平衡常數(shù)K=$\frac{1000}{9}$（計算結(jié)果寫成分數(shù)）
（二）實驗室可用如下裝置（略去部分夾持儀器）制備亞硝酸鈉．

已知：①2NO+Na₂O₂═2NaNO₂；
②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，目的是排出裝置中的空氣．
（2）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為C+4HNO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂+4NO₂+2H₂O．裝置B 的作用是將NO₂ 氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹O，為后面反應(yīng)提供原料．
（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）．
（三）測定亞硝酸鈉的含量
稱取4.000g制取樣品溶于水配成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：

次數(shù)		2	3
KMnO體積/m	20.60	20.02	20.00	9.98

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酸性KMnO₄溶液滴定亞硝酸鈉溶液的離子方程式6H⁺+2MnO₄^-+5NO₂^-=2Mn²⁺+5NO₃^-+3H₂O
③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%．（結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （一）1．NaNO₂溶液顯示堿性，NaNO₂說明為強堿弱酸鹽，亞硝酸根離子水解導(dǎo)致溶液顯示堿性；根據(jù)亞硝酸鈉溶液中的質(zhì)子守恒分析；
2．寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式，然后根據(jù)K_sp（AgNO₂）、K_sp（AgCl）進行計算；
（二）由制備亞硝酸鈉的實驗裝置可知，先通入氮氣，將裝置中的空氣排出，C與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮、二氧化碳，B中可除去二氧化氮，C為球形干燥管，干燥NO氣體，D中發(fā)生2NO+Na₂O₂=2NaNO₂，F(xiàn)為尾氣處理，以此來解答．
（三）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酸性KMnO₄溶液與亞硝酸鈉溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
③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)；

解答 解：（一）1．由于亞硝酸鈉溶液中存在水解平衡：NO₂^-+H₂O?HNO₂+OH^-，所以亞硝酸鈉溶液顯示堿性；根據(jù)亞硝酸鈉溶液中的質(zhì)子守恒可得：c（OH^-）=c（HNO₂）+c（H⁺），則c（HNO₂）=c（OH^-）-c（H⁺），
故答案為：NO₂^-+H₂O?HNO₂+OH^-；c（OH^-）-c（H⁺）；
2．反應(yīng)AgNO₂（s）+Cl^-（aq）═AgCl（s）+NO₂^-（aq）的化學平衡常數(shù)K=$\frac{c（N{{O}_{2}}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$，根據(jù)K_sp（AgCl）=c（Cl^-）•c（Ag⁺）、K_sp（AgNO₂）=c（NO₂^-）•c（Ag⁺）可知，K=$\frac{c（N{{O}_{2}}^{-}）}{c（C{l}^{-}）}$=$\frac{{K}_{sp}（AgN{O}_{2}）}{{K}_{sp}（AgCl）}$=$\frac{2×1{0}^{-8}}{1.8×1{0}^{-10}}$=$\frac{1000}{9}$，
故答案為：$\frac{1000}{9}$；
（二）由制備亞硝酸鈉的實驗裝置可知，先通入氮氣，將裝置中的空氣排出，C與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮、二氧化碳，B中可除去二氧化氮，C為球形干燥管，干燥NO氣體，D中發(fā)生2NO+Na₂O₂=2NaNO₂，F(xiàn)為尾氣處理，
（1）由上述分析可知，加熱裝置A前，先通一段時間N₂，目的是排出裝置中的空氣，
故答案為：排出裝置中的空氣；
（2）裝置A中木炭和濃硝酸在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為C+4HNO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂+4NO₂+2H₂O；裝置B利用NO₂溶解于水生成的稀硝酸與銅反應(yīng)，既除去了NO₂，同時生成NO，為后面提供原料；
故答案為：C+4HNO₃$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$CO₂+4NO₂+2H₂O；將NO₂ 氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹O，為后面反應(yīng)提供原料；
（3）裝置中儀器C為干燥管，盛放固體干燥劑為堿石灰，
故答案為：干燥管；堿石灰；
（三）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；
②酸性KMnO₄溶液與亞硝酸鈉溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式：6H⁺+2MnO₄^-+5NO₂^-=2Mn²⁺+5NO₃^-+3H₂O   
故答案為：6H⁺+2MnO₄^-+5NO₂^-=2Mn²⁺+5NO₃^-+3H₂O；
③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：$\frac{20.20+20.00+19.98}{3}$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%；

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗及物質(zhì)鑒別，為高頻考點，把握制備實驗原理、實驗裝置作用、實驗技能等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾�，注意元素化合物知識、反應(yīng)原理與實驗相結(jié)合的訓(xùn)練，題目難度中等．