Question

8．亞硝酸鈉（NaNO₂）在肉類制品加工中常用作發(fā)色劑，防腐劑．某活動(dòng)小組在實(shí)驗(yàn)室中利用Na₂O₂+2NO═2NaNO₂反應(yīng)來(lái)制備亞硝酸鈉，裝置如圖所示（部分夾持裝置略去）．

已知：①3NaNO₂+3HCl═3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O；②酸性條件下，NO或NO₂^-都能與MnO₄^-反應(yīng)生成NO₃^-和Mn²⁺．
具體操作：如圖連接裝置，檢驗(yàn)氣密性后，裝入藥品．實(shí)驗(yàn)開始前先通入常見氣體X一段時(shí)間，然后關(guān)閉彈簧夾，再滴加濃硝酸，加熱控制B中導(dǎo)管均勻地產(chǎn)生氣泡，直至E中淡黃色粉末完全變?yōu)榘咨�固體．
（1）氣體X的化學(xué)式為N₂，其作用是排盡系統(tǒng)內(nèi)空氣，以免生成的一氧化氮被空氣中的氧氣氧化．
（2）上述裝置中，儀器C的作用是防止B中溶液倒吸．B中觀察到的主要現(xiàn)象是銅片減小、溶液變藍(lán)色、有氣泡冒出．
（3）該活動(dòng)小組制取的NaNO₂產(chǎn)品不純，雜質(zhì)為NaOH（填化學(xué)式）；為提高產(chǎn)品的純度，對(duì)上述實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行的改進(jìn)是裝置DE之間和裝置EF之間添加干燥裝置．
（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)品中含有NO₂^-取少量E中白色固體加入稀鹽酸產(chǎn)生無(wú)色氣體，遇到空氣變化為紅棕色證明固體中含有亞硝酸根離子（簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論）．
（5）稱取該小組產(chǎn)品4.5g溶于水配成500mL溶液，取50mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示：

滴定次數(shù)	1	2	3	4
KMnO4溶液體積/mL	20.80	20.01	20.00	19.99

第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，造成這種異常的原因可能是abd（填字母）．
a．酸式滴定管未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗
b．錐形瓶用水洗凈后又用待測(cè)液潤(rùn)洗
c．滴定前仰視讀數(shù)，滴定終點(diǎn)平視讀數(shù)
d．滴定結(jié)束后滴定管尖嘴處仍懸有液滴
根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算產(chǎn)品中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)76.7%．

Answer 1

分析 A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)生成二氧化氮和二氧化碳和水，裝置B中是A裝置生成的二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅，一氧化氮和水，通過裝置D中氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，通過裝置E中的過氧化鈉吸收一氧化氮，最后通過酸性高錳酸鉀溶液除去剩余一氧化氮防止污染空氣，
（1）一氧化氮容易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化氮；
（2）長(zhǎng)頸漏斗上方面積大可防止倒吸；二氧化氮恒容水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，硝酸能和銅反應(yīng)，據(jù)此分析反應(yīng)現(xiàn)象；
（3）分析可知裝置D中出來(lái)的一氧化氮?dú)怏w會(huì)含有水蒸氣，進(jìn)入裝置E會(huì)和過氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鈉，E裝置前后都需要連接氣體進(jìn)干燥裝置；
（4）檢驗(yàn)E中白色固體中含NO₂^-，可以利用反應(yīng)3NaNO₂+3HCl═3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O，生成的一氧化氮遇到氧氣生成紅棕色氣體二氧化氮；
（5）a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，酸性高錳酸鉀溶液濃度變稀；
b．錐形瓶水洗凈后待測(cè)液洗滌，溶質(zhì)的物質(zhì)的量變大；
c．滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)，讀數(shù)在液面上方，滴定管刻度由上而下增大；
d．滴定結(jié)束后滴定管尖嘴處仍懸有液滴，高錳酸鉀溶液體積讀數(shù)應(yīng)大于實(shí)際消耗量；
第1組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏大，第2、3、4組數(shù)據(jù)平均值為消耗高錳酸鉀溶液體積，2MnO₄^-～5NO₂^-，根據(jù)方程式計(jì)算產(chǎn)品中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應(yīng)，反應(yīng)生成二氧化氮和二氧化碳和水，裝置B中是A裝置生成的二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，為防止裝置中空氣中的氧氣氧化生成的一氧化氮，應(yīng)先通入氮?dú)馀疟M裝置內(nèi)的空氣，
故答案為：N₂；排盡系統(tǒng)內(nèi)空氣，以免生成的一氧化氮被空氣中的氧氣氧化；
（2）NO₂極易溶于水與水反應(yīng)，所以裝置C的作用是防止倒吸，B中二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸，3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO，硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水，3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，觀察到的現(xiàn)象為：銅片減小、溶液變藍(lán)色、有氣泡冒出，
故答案為：防止B中溶液倒吸；銅片減小、溶液變藍(lán)色、有氣泡冒出；
（3）生成的NO中含有CO₂和水蒸氣，通過氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，含有的水蒸氣能與過氧化鈉反應(yīng)，則E中產(chǎn)物除亞硝酸鈉外還含有副產(chǎn)物NaOH，堿石灰可以吸收水蒸氣，可以在裝置DE之間和EF裝置之間添加干燥裝置，
故答案為：NaOH；裝置DE之間和裝置EF之間添加干燥裝置；
（4）檢驗(yàn)E中白色固體中含NO₂^-，可以利用反應(yīng)3NaNO₂+3HCl═3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O，生成的一氧化氮遇到氧氣生成紅棕色氣體二氧化氮，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：取少量E中白色固體加入稀鹽酸產(chǎn)生無(wú)色氣體，遇到空氣變化為紅棕色證明固體中含有亞硝酸根離子，
故答案為：取少量E中白色固體加入稀鹽酸產(chǎn)生無(wú)色氣體，遇到空氣變化為紅棕色證明固體中含有亞硝酸根離子；
（5）a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，酸性高錳酸鉀溶液濃度變稀，消耗體積應(yīng)偏大，故a符合；
b．錐形瓶用水洗凈后又用待測(cè)液潤(rùn)洗，消耗高錳酸鉀溶液體積偏大，故b符合；
c．滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)，讀數(shù)在液面上方，滴定管刻度由上而下增大，則讀數(shù)偏小，故c符合；
d．滴定前尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，消耗高錳酸鉀溶液體積讀數(shù)應(yīng)大于實(shí)際消耗量，故d符合，
故選abd，
第1組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏大，消耗高錳酸鉀溶液體積為$\frac{（20.01+20.00+19.99）ml}{3}$=20mL，
設(shè)產(chǎn)品中亞硝酸鈉的物質(zhì)的量為n，則：
        2MnO₄^-～～～5NO₂^-，
         2                   5
0.1mol/L×0.020L      n 
解得n=0.005mol，
500ml中含亞硝酸根離子物質(zhì)的量=$\frac{500ml}{50ml}$×0.005mol=0.05mol，
產(chǎn)品中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.05mol×69g/mol}{4.5g}$×100%=76.7%
故答案為：abd；76.7%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和信息判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，掌握物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．