Question

9．亞硝酸鈉可大量用于染料和有機(jī)合成工業(yè)．
請回答下列問題：
（1）亞硝酸鈉能氧化酸性條件下的Fe²⁺，同時(shí)產(chǎn)生一種活性氣體，該氣體在空氣中迅速變色．寫出反應(yīng)的離子方程式Fe²⁺+NO₂^-+2H⁺=Fe³⁺+NO↑+H₂O．
（2）實(shí)驗(yàn)室模擬用如圖所示裝置通過如下過程制備亞硝酸鈉：

已知：（Ⅰ）氧化過程中，控制反應(yīng)液的溫度在35～60℃條件下發(fā)生的主要反應(yīng)：
C₆H₁₂O₆+12HNO₃═3HOOC-COOH+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
（Ⅱ）氫氧化鈉溶液吸收NO、NO₂發(fā)生如下反應(yīng)：
NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
①A中反應(yīng)溫度不宜高于60℃，原因是避免硝酸分解，降低原料利用率．
②不經(jīng)過任何處理，按此過程進(jìn)行，氫氧化鈉溶液吸收后的溶液中除OH^-外還有兩種陰離子，其中一種是NO₂^-，NO₂^-與另一種陰離子的物質(zhì)的量之比為3：1．
③B裝置用于制備NaNO₂，盛裝的試劑除NaOH外，還可以是B．
A．NaCl（aq）    B．Na₂CO₃（aq）      C．NaNO₃（aq）
（3）測定產(chǎn)品純度：
Ⅰ．準(zhǔn)確稱量ag產(chǎn)品配成100mL溶液；
Ⅱ．從步驟I配制的溶液中移取20.00mL加入錐形瓶中；
Ⅲ．用c mol•L^-1酸性KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)；
Ⅳ．重復(fù)以上操作3次，消耗KMnO₄酸性溶液的平均體積為V mL．
①錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O．
②滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象為溶液由無色變紫紅色且半分鐘不褪色．
③產(chǎn)品中NaNO₂的純度為$\frac{\frac{cV}{1000}mol×\frac{5}{2}×\frac{100mL}{20mL}×69g/mol}{ag}$×100%（寫出計(jì)算表達(dá)式）．
④若滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)，則測得的產(chǎn)品中NaNO₂的純度偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）

Answer 1

分析 （1）亞硝酸鈉能氧化酸性條件下的Fe²⁺，生成鐵離子和一氧化氮，一氧化氮在空氣中迅速變色生成二氧化氮，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式；
（2）屑的主要成分是纖維素[（C₆H₁₀O₅）_n]，酸溶后得葡萄糖溶液，用葡萄糖還原硝酸得NO和NO₂，用NaOH吸收NO和NO₂，得到NaNO₂；HNO₃不穩(wěn)定，溫度過高發(fā)生分解，所以反應(yīng)溫度不宜高于60℃，NaOH溶液呈堿性，可以用碳酸鈉溶液代替，據(jù)此答題；
（3）測定產(chǎn)品純度，利用KMnO₄氧化NO₂^-進(jìn)行滴定計(jì)算NaNO₂的含量，反應(yīng)過程中高錳酸鉀溶液的紫色會(huì)褪色，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，高錳酸鉀溶液的紫色就不會(huì)褪色，根據(jù)電子得失守恒可得關(guān)系式2KMnO₄～5NaNO₂，根據(jù)KMnO₄的物質(zhì)的量，可求得NaNO₂的質(zhì)量，進(jìn)而確定產(chǎn)品中NaNO₂的純度，若滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)，則讀取的KMnO₄溶液的體積偏小，所以計(jì)算出的NaNO₂的質(zhì)量偏小，據(jù)此答題．

解答 解：（1）亞硝酸鈉能氧化酸性條件下的Fe²⁺，生成鐵離子和一氧化氮，一氧化氮在空氣中迅速變色生成二氧化氮，反應(yīng)的離子方程式為Fe²⁺+NO₂^-+2H+=Fe³⁺+NO↑+H₂O，
故答案為：Fe²⁺+NO₂^-+2H⁺=Fe³⁺+NO↑+H₂O；
（2）屑的主要成分是纖維素[（C₆H₁₀O₅）_n]，酸溶后得葡萄糖溶液，用葡萄糖還原硝酸得NO和NO₂，用NaOH吸收NO和NO₂，得到NaNO₂；HNO₃不穩(wěn)定，溫度過高發(fā)生分解，所以反應(yīng)溫度不宜高于60℃，溶NaOH液呈堿性，可以用碳酸鈉溶液代替，
①根據(jù)上面的分析可知，A中有硝酸參加反應(yīng)，硝酸受熱易分解，降低了原料利用率，所以反應(yīng)溫度不宜高于60℃，
故答案為：免硝酸分解，降低原料利用率；
②不經(jīng)過任何處理，按此過程進(jìn)行，氫氧化鈉溶液吸收后的溶液中除OH^-外還有兩種陰離子，其中一種是NO₂^-，另一種為NO₃^-，根據(jù)反應(yīng)C₆H₁₂O₆+12HNO₃═3HOOC-COOH+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O可知，得到的NO和NO₂的體積比為1：3，根據(jù)反應(yīng)NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O可得反應(yīng)NO+3NO₂+4NaOH═3NaNO₂+NaNO₃+2H₂O，所以溶液中NO₂^-與NO₃^-的物質(zhì)的量之比為3：1，故答案為：3：1；
③NaOH溶液呈堿性，可以用碳酸鈉溶液代替，故選B；
（3）測定產(chǎn)品純度，利用KMnO₄氧化NO₂^-進(jìn)行滴定計(jì)算NaNO₂的含量，反應(yīng)過程中高錳酸鉀溶液的紫色會(huì)褪色，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，高錳酸鉀溶液的紫色就不會(huì)褪色，根據(jù)電子得失守恒可得關(guān)系式2KMnO₄～5NaNO₂，根據(jù)KMnO₄的物質(zhì)的量，可求得NaNO₂的質(zhì)量，進(jìn)而確定產(chǎn)品中NaNO₂的純度，若滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)，則讀取的KMnO₄溶液的體積偏小，所以計(jì)算出的NaNO₂的質(zhì)量偏小，
①錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)為高錳酸鉀氧化亞硝酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，
故答案為：5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
②根據(jù)上面的分析可知，滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象為溶液由無色變紫紅色且半分鐘不褪色，
故答案為：溶液由無色變紫紅色且半分鐘不褪色；
③KMnO₄的物質(zhì)的量為cV×10^-3 mol，根據(jù)反應(yīng)5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O可知，NaNO₂的物質(zhì)的量為2.5cV×10^-3 mol，所以產(chǎn)品中NaNO₂的純度為：$\frac{\frac{cV}{1000}mol×\frac{5}{2}×\frac{100mL}{20mL}×69g/mol}{ag}$×100%，故答案為：$\frac{\frac{cV}{1000}mol×\frac{5}{2}×\frac{100mL}{20mL}×69g/mol}{ag}$×100%；
④滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù)，則讀取的KMnO₄溶液的體積偏小，所以計(jì)算出的NaNO₂的質(zhì)量偏小，則測得的產(chǎn)品中NaNO₂的純度偏小，
故答案為：偏低．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與探究，為高頻考點(diǎn)，把握制備原理、實(shí)驗(yàn)技能為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�題目難度中等．