Question

8．亞硝酸鈉是重要的防腐劑，某化學興趣小組制備亞硝酸鈉并測定其純度．
【查閱資料】①NO與Na₂O₂反應為：2NO+Na₂O₂=2NaNO₂；NO與堿不反應，能被酸性KMnO₄溶液氧化為硝酸． ②NO₂與Na₂O₂反應為：2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃．
【實驗探究一】制備亞硝酸鈉
以碳和濃硝酸為起始原料，設計如下裝置制備亞硝酸鈉（部分夾持裝置和A中的加熱裝置已略去）．
（1）裝置A中燒瓶內發生反應的化學方程式是C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，裝置B中的現象是B中溶液由無色變為藍色，銅片表面有氣泡產生．
（2）在加熱裝置A前應打開彈簧夾通一會N₂，目的是排盡裝置中的空氣，防止C中產生NaNO₃．
（3）裝置C中的產物除NaNO₂外，還可能有Na₂CO₃NaOHNaNO₃（填化學式），為排除干擾，應在裝置B、C間增加裝置E，E中盛放的試劑應是B（填字母）．
A．濃H₂SO₄          B．堿石灰        C．無水CaCl₂        D．NaOH溶液
【實驗探究二】測定亞硝酸鈉的含量
稱取裝置C中反應后的固體4.000g溶于水，配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000
mol/L酸性KMnO₄溶液進行滴定，實驗所得數據如下表所示：

滴定次數	1	2	3	4
KMnO4溶液體積/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

（4）第一組實驗數據出現異常，造成這種異常的原因可能是AC（填字母）．
A．酸式滴定管未用標準液潤洗     B．錐形瓶洗凈后未干燥     C．滴定終了仰視讀數
（5）根據表中數據，計算所得固體中亞硝酸鈉的質量分數是86.25%或0.8625．

Answer 1

分析 （1）裝置A燒瓶中，碳和濃硝酸反應生成二氧化碳、二氧化氮和水，裝置B中二氧化氮通入和水反應生成硝酸，硝酸具有強氧化性能氧化銅生成硝酸銅溶液同時生成一氧化氮氣體；
（2）為避免裝置中的空氣導致產品不純，需要打開彈簧夾通入氮氣排凈裝置中的空氣；
（3）有同學認為裝置c中產物不僅有亞硝酸鈉，還有碳酸鈉和氫氧化鈉，那么NO中混有CO₂、NO₂，可以在B、C之間增加裝有堿石灰或生石灰的裝置E，以吸收雜質CO₂、NO₂；
（4）第一組實驗數據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，導致標準液被稀釋，標準液濃度減小；
B．達到過程中錐形瓶不需要干燥，不影響待測液中溶質的物質的量；
C．滴定終了仰視讀數，讀出的是凹液面下方讀數，讀數比實際消耗的標準液體積偏大；
（5）第一組數據舍棄，計算出其它3組消耗標準液的平均體積，再結合反應方程式計算出樣品中亞硝酸鈉的質量及質量分數．

解答 解：（1）裝置A燒瓶中，碳和濃硝酸反應生成二氧化碳、二氧化氮和水，反應的化學方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，裝置B中二氧化氮通入和水反應生成硝酸，硝酸具有強氧化性能氧化銅生成硝酸銅溶液同時生成一氧化氮氣體，裝置B中的現象是B中溶液由無色變為藍色，銅片表面有氣泡產生，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；B中溶液由無色變為藍色，銅片表面有氣泡產生；
（2）為避免裝置中的空氣導致產品不純，需要打開彈簧夾通入氮氣排凈裝置中的空氣，防止C中產生NaNO₃，
故答案為：排盡裝置中的空氣，防止C中產生NaNO₃；
（3）有同學認為裝置c中產物不僅有亞硝酸鈉，還有碳酸鈉和氫氧化鈉，化學式為：Na₂CO₃  NaOH  NaNO₃，那么NO中混有CO₂、NO₂，可以在B、C之間增加裝有堿石灰或生石灰的裝置E，以吸收雜質CO₂、NO₂，
故答案為：Na₂CO₃  NaOH  NaNO₃；B；
（4）第一組實驗數據消耗的酸性高錳酸鉀溶液體積偏大，會導致測量結果偏高，
A．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準液潤洗，導致標準液被稀釋，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，不影響測定結果，故B錯誤；
C．滴定終了仰視讀數，導致讀數偏大，計算出的標準液體積偏大，故C正確；
故答案為：AC；
（5）由于第一組數據偏高，應該舍棄；其它三組消耗標準液平均體積為：$\frac{20.02+20.00+19.98}{3}$mL=20.00mL，
25mL樣品消耗高錳酸鉀的物質的量為：0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，則250mL樣品溶液會消耗高錳酸鉀的物質的量為：0.002mol×$\frac{250ml}{25ml}$=0.02mol，根據化合價變化可得反應關系式：2MnO₄^-～5NO₂^-，則4.000g樣品中含有亞硝酸鈉的物質的量為：0.02mol×$\frac{5}{2}$=0.05mol，質量為69g/mol×0.05mol=3.45g，所以反應后的固體中亞硝酸鈉的質量分數為：$\frac{3.45g}{4.000g}$×100%=86.25%，
故答案為：86.25%或0.8625．

點評 本題考查實驗方案的設計和探究，考查學生分析和解決問題的能力，涉及化學方程式的書寫、物質含量的計算以及電解原理，綜合性強，題目難度不大．