Question

5．亞硝酸鈉被稱為工業鹽，在漂白、電鍍等方面應用廣泛．以木炭，濃硝酸、水和銅為原料生成的一氧化氮與過氧化鈉反應制備亞硝酸鈉的裝置如圖所示．

已知：室溫下，①2NO+Na₂O₂═2NaNO₂
②酸性條件下，NO或NO₂^-都能與MnO₄^-反應生成NO₃^-和Mn²⁺，5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O
（1）A中觀察到的現象是有紅棕色氣體生成 或 有（深）紅色氣體生成；
（2）裝置B中反應的離子方程式有3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO↑、3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（3）裝置C的作用是防止倒吸，裝置F的作用是吸收未反應的NO
（4）若無裝置D，則E中產物除亞硝酸鈉外還含有副產物Na₂CO₃、NaOH．（填化學式）
（5）NaNO₂具有像食鹽一樣的咸味，但能引起中毒．已知亞硝酸鈉能發生如下反應：
2NaNO₂+4HI═2NO+I₂+2NaI+2H₂O，根據上述反應，可以用試劑和生活中常見的物質進行實驗，以鑒別亞硝酸鈉和食鹽．進行實驗時，必須選用的物質有BE．
A、自來水 　B、碘化鉀淀粉試液　　C、淀粉　　D、白糖　　E、食醋　　F、白酒
（6）充分反應后，某同學設計實驗對E中NaNO₂的含量進行檢測．稱取E中固體2.0g，完全溶解配制成溶液100mL，取出25mL溶液用0.100mol/L酸性KMnO₄溶液進行滴定（雜質不與KMnO₄反應），消耗KMnO₄溶液20mL，求樣品中亞硝酸鈉的質量分數？（已知：NaNO₂摩爾質量為69g/mol，只寫結果，不計過程，保留小數點后1位）

Answer 1

分析 裝置A中是濃硝酸和碳加熱發生的反應，反應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生成硝酸和一氧化氮，硝酸和銅反應生成硝酸銅，一氧化氮和水；通過裝置E中的過氧化鈉吸收一氧化氮、二氧化碳，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）A中生成二氧化氮；
（2）二氧化氮與水反應生成硝酸，銅能與稀硝酸反應；
（3）大肚瓶可防止倒吸，酸性高錳酸鉀溶液可吸收未反應的NO；
（4）二氧化碳和過氧化鈉發生的反應生成碳酸鈉和氧氣，水與過氧化鈉反應生成氫氧化鈉；
（5）鑒別NaNO₂和NaCl，利用2NaNO₂+4HI═2NO+I₂+2NaI+2H₂O及碘遇淀粉變藍分析；
（6）根據方程式5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O可求出亞硝酸鈉的物質的量，然后求樣品中亞硝酸鈉的質量分數

解答 解：裝置A中是濃硝酸和碳加熱發生的反應，反應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生成硝酸和一氧化氮，硝酸和銅反應生成硝酸銅，一氧化氮和水；通過裝置E中的過氧化鈉吸收一氧化氮、二氧化碳，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）根據裝置圖可知，A中濃硝酸與木炭發生氧化還原反應生成CO₂和NO₂以及水，因此A中觀察到的現象有紅棕色氣體生成，
故答案為：有紅棕色氣體生成 或 有（深）紅色氣體生成；
（2）NO₂溶于水生成NO和硝酸，硝酸具有氧化性能把金屬銅氧化，則裝置B中反應的離子方程式有3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO↑、3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO↑、3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）NO₂極易溶于水與水反應，所以裝置C的作用是防止倒吸；NO與過氧化鈉反應后有剩余，隨意排放容易引起大氣污染，而NO能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，則裝置F的作用吸收未反應的NO，
故答案為：防止倒吸；吸收未反應的NO；
（4）生成的NO中含有CO₂和水蒸氣，二者均能與過氧化鈉反應，而堿石灰可以吸收CO₂和水蒸氣，所以如果沒有D裝置，則E中產物除亞硝酸鈉外還含有副產物Na₂CO₃、NaOH，
故答案為：Na₂CO₃、NaOH；
（5）鑒別NaNO₂和NaCl，由2NaNO₂+4HI═2NO+I₂+2NaI+2H₂O及碘遇淀粉變藍可知，則選擇試劑為BE，
故答案為：BE；
（6）消耗高錳酸鉀的物質的量是0.1mol/L×0.02L=0.002mol，則根據方程式5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O可知，亞硝酸鈉的物質的量是0.002mol×$\frac{5}{2}$=0.005mol，則原樣品中亞硝酸鈉的物質的量是0.005mol×$\frac{100mL}{25mL}$=0.02mol，其質量為0.02mol×69g/mol=1.38g，所以樣品中亞硝酸鈉的質量分數$\frac{1.38g}{2g}$×100%=69.0%，
答：樣品中亞硝酸鈉的質量分數為69.0%．

點評 本題考查硝酸的性質、尾氣處理、實驗條件控制、實驗方案設計與評價以及物質含量測定，注意實驗過程中的反應現象分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．