Question

15．某化學學習小組發現在堿性溶液中，NO₂會發生如下反應：
2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂
于是提出猜想，NO₂和堿性的NaHCO₃溶液也能發生類似反應．該小組利用如圖所示裝置，使NO₂和NaHCO₃溶液充分反應并獲得反應液X．
（1）①NaHCO₃溶液呈堿性的原因是碳酸氫根離子水解沉淀大于電離程度，溶液顯堿性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
（2）該小組同學為了對猜想進行探究，進行如下討論和實驗．
②甲同學認為，可通過檢驗X中是否存在NO₃^-的方法驗證猜想．但經討論后認為不可行，你認為其原因是二氧化氮與水反應也能生成硝酸根．
③乙同學在X中加入少量K₂Cr₂O₇溶液，結果溶液褪色，則產物中含有NaNO₂．根據以上信息，寫出NO₂與NaHCO₃溶液反應的離子方程式2NO₂+2HCO₃^-═NO₂^-+NO₃^-+2CO₂↑+H₂O．
④已知在酸性條件下NO₂^-能將I^-氧化為I₂．你認為能否用KI淀粉溶液檢驗X中是否存在NaNO₂：不能（填“能”或“不能”），原因是NaNO₂和NaNO₃在酸性條件下都能氧化碘離子生成碘單質．
⑤已知5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O．稱取a gKMnO₄固體，加蒸餾水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液．移取20.00mL X于錐形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液進行滴定，消耗b mL KMnO₄溶液．則X中NaNO₂的濃度是$\frac{ab}{316}$mol/L（用含a、b的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）①碳酸氫鈉溶液中碳酸氫根離子水解溶液顯堿性；
（2）②二氧化氮與水反應生成硝酸；
③NO₂與NaHCO₃溶液反應生成NaNO₂，此時氮的化合價降低，根據氧化還原反應的原理可知，還應有硝酸根生成；
④X中既有NaNO₂又有NaNO₃，在酸性條件下都能氧化碘離子；
⑤稱取a gKMnO₄固體，加蒸餾水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液．移取20.00mL X于錐形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液進行滴定，消耗b mL KMnO₄溶液，根據反應5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，利用高錳酸鉀的物質的量可計算出X中所含有的NaNO₂的物質的量，進而確定NaNO₂的濃度．

解答 解：（1）①碳酸氫鈉溶液中碳酸氫根離子水解沉淀大于電離程度，溶液顯堿性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，
故答案為：碳酸氫根離子水解沉淀大于電離程度，溶液顯堿性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）②二氧化氮與水反應也能生成硝酸根，所以檢驗X中存在NO₃^-不能說明是NO₂和NaHCO₃溶液反應生成了硝酸根，
故答案為：二氧化氮與水反應也能生成硝酸根；
③NO₂與NaHCO₃溶液反應生成NaNO₂，此時氮的化合價降低，根據氧化還原反應的原理可知，還應有硝酸根生成，所以NO₂與NaHCO₃溶液反應的化學方程式為2NO₂+2NaHCO₃═NaNO₂+NaNO₃+2CO₂↑+H₂O，反應的離子方程式為：2NO₂+2HCO₃^-═NO₂^-+NO₃^-+2CO₂↑+H₂O，
故答案為：2NO₂+2HCO₃^-═NO₂^-+NO₃^-+2CO₂↑+H₂O；
④X中既有NaNO₂又有NaNO₃，NaNO₂和NaNO₃在酸性條件下都能氧化碘離子生成碘單質，所以不能用KI淀粉溶液檢驗X中存在NaNO₂，
故答案為：不能；NaNO₂和NaNO₃在酸性條件下都能氧化碘離子生成碘單質；
⑤稱取a gKMnO₄固體，加蒸餾水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液．移取20.00mL X于錐形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液進行滴定，消耗b mL KMnO₄溶液，高錳酸鉀的物質的量為$\frac{ag}{158g/mol}$×$\frac{250}$，根據反應5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，可知20.00mL X溶液中所含有的NaNO₂的物質的量為$\frac{ag}{158g/mol}$×$\frac{250}$×$\frac{5}{2}$=$\frac{ab}{15800}$mol，
所以NaNO₂的濃度為=$\frac{\frac{ab}{15800}mol}{0.020L}$=$\frac{ab}{316}$mol/L，
故答案為：$\frac{ab}{316}$mol/L．

點評 本題考查較為綜合，以物質的制備實驗為載體，綜合考查實驗的設計、物質的檢驗、氧化還原滴定等知識，注意根據物質的性質設計實驗方案，題目難度中等．