Question

【題目】亞硝酸鈉(NaNO2)是一種重要的化工原料，常用作食品添加劑，使用時(shí)必須嚴(yán)格控制其用量。某化學(xué)科研小組同學(xué)擬在實(shí)驗(yàn)室中利用下列流程和實(shí)驗(yàn)裝置制備亞硝酸鈉：

已知：①木屑的水解：(C6H10O5)n（纖維素）+nH2OnC6H12O6（葡萄糖）

②氧化過程中控制反應(yīng)溫度在35~60 ℃，主要發(fā)生反應(yīng)：C6H12O6+12HNO33HOOC—COOH+9NO2↑+3NO↑+9H2O

③NaOH溶液吸收NO和NO2發(fā)生反應(yīng)：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O

請(qǐng)完成下列問題：

（1）木屑的主要成分是纖維素，結(jié)合信息①，檢驗(yàn)纖維素已水解所需的化學(xué)試劑為______________。

（2）氧化過程中控制溫度在35~60 ℃的原因是________________________；A裝置中冷凝管應(yīng)該從_________（填“a”或“b”）口進(jìn)冷卻水。

（3）使用B裝置吸收氣體的目的是__________________；下列裝置可以代替B裝置的是______（填裝置編號(hào)）。

（4）實(shí)驗(yàn)過程中在A裝置的三頸燒瓶中觀察到的現(xiàn)象是______________________。

（5）測(cè)定產(chǎn)品純度：

a.準(zhǔn)確稱量a g產(chǎn)品配制100.00 mL溶液；

b.移取20.00 mL所配溶液置于錐形瓶中；

c.用c mol·L1的酸性KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)；

d.重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次，消耗酸性KMnO4溶液的平均體積為V mL。

①滴定過程中反應(yīng)的離子方程式為__________________________；盛放酸性KMnO4溶液應(yīng)選用_______滴定管（填“酸式”或“堿式”）；若在滴定操作中發(fā)現(xiàn)溶液呈紫紅色立即記下所消耗KMnO4溶液的體積，但很快發(fā)現(xiàn)溶液又變成無色，則測(cè)量結(jié)果______（填“偏大”“偏小”或“無影響”。）

②產(chǎn)品中NaNO2的純度為____________。

Answer 1

【答案】NaOH溶液、新制Cu(OH)2（或NaOH溶液、銀氨溶液） 防止硝酸受熱分解 a 防止倒吸 Ⅱ、Ⅳ 溶液中有氣泡冒出，在液面上方變成紅棕色 5+2+6H+2Mn2++5+3H2O 酸式 偏小 （或%）

【解析】

木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，
（1）酸溶過程中，硫酸的作用是催化劑；檢驗(yàn)水解產(chǎn)物需要堿性環(huán)境；

（2）硝酸易分解；結(jié)合冷凝管的冷凝作用分析；
（3）NaOH溶液呈堿性，結(jié)合防止倒吸的操作分析；

（4）二氧化氮為紅棕色，結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程與現(xiàn)象分析；
（5）測(cè)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。

（1）在纖維素的水解過程中硫酸做催化劑，要檢驗(yàn)水解生成的葡萄糖，需先加NaOH溶液中和至堿性，再加入新制Cu(OH)2或銀氨溶液。

（2）在用65%硝酸做氧化劑時(shí)，控溫35~60 ℃的目的是防止硝酸的分解；冷凝管中冷卻水應(yīng)該遵循逆流原理，必須從下口，即a口進(jìn)入冷卻水。

（3）用倒扣漏斗吸收NO2和NO，是為了防止倒吸。裝置Ⅰ不能防止倒吸；裝置Ⅱ可以防止倒吸；裝置Ⅲ中導(dǎo)管口通入NaOH溶液中，不能防止倒吸，應(yīng)將苯換成CCl4，CCl4在下層，NaOH溶液在上層；裝置Ⅳ可以防止倒吸，故Ⅱ和Ⅳ可代替B裝置。

（4）在濃硝酸氧化葡萄糖的過程中有NO2和NO放出，因而可在溶液中看到有氣泡冒出，在液面上方觀察到紅棕色。

（5）①用酸性KMnO4溶液滴定NaNO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)得失電子相等和原子守恒可得離子方程式：5+2+6H+2Mn2++5+3H2O。酸性KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性，應(yīng)盛放在酸式滴定管中；在未到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，滴入紫紅色KMnO4溶液立即褪色，若觀察溶液呈紫紅色，一會(huì)又褪色，說明酸性KMnO4滴加量不足，造成計(jì)算結(jié)果偏小。

②根據(jù)反應(yīng)離子方程式得：n()=n()=×cV×103mol，則m(NaNO2)=69 g·mol1×

mol=g，故樣品的純度ω(NaNO2)=5×g÷a g×100%=×

100%=%。