Question

9．亞硝酸鈉（NaNO₂）是一種常見(jiàn)的食品添加劑，使用時(shí)必須嚴(yán)格控制其用量，某興趣小組進(jìn)行下面實(shí)驗(yàn)探究，查閱資料知道：①2NO+Na₂O₂=2NaNO₂②2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃
③酸性KMnO₄溶液可將NO₂^-氧化為NO₃^-，MnO₄^-還原成Mn²⁺．
Ⅰ．產(chǎn)品制備與檢驗(yàn)：用如圖1裝置制備NaNO₂：

（1）寫出裝置A燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目
（2）B裝置的作用是將NO₂轉(zhuǎn)化為NO，同時(shí)Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO（或制取NO）
（3）有同學(xué)認(rèn)為裝置C中產(chǎn)物不僅有亞硝酸鈉，還有硝酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉，為制備純凈NaNO₂應(yīng)在B、C裝置間增加一個(gè)裝置，請(qǐng)?jiān)谟铱騼?nèi)畫出增加的裝置圖2，并標(biāo)明盛放的試劑．
（4）試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)裝置C中NaNO₂的存在（寫出操作、現(xiàn)象和結(jié)論）取少量裝置C中產(chǎn)物置于試管中，加入適量蒸餾水溶解，（加入稀硫酸酸化）滴加入1-2滴（少量）酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，說(shuō)明C中產(chǎn)物含有NaNO₂
Ⅱ．含量的測(cè)定
稱取裝置C中反應(yīng)后的固體4.00g溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol/L酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定，實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如下表所示：

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

（5）第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，造成這種異常的原因可能是AC（雙項(xiàng)選擇）．
A．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗   B．錐形瓶洗凈后未干燥
C．滴定結(jié)束仰視讀數(shù)                         D．滴定結(jié)束俯視讀數(shù)
（6）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算所得固體中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)86.25%或0.8625（結(jié)果保留4位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）碳與濃硝酸在加熱條件下反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水，據(jù)此寫出方程式，根據(jù)化合價(jià)變化標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目；
（2）裝置C中需要用NO和過(guò)氧化鈉反應(yīng)，則裝置B是用于提供NO氣體；
（3）通過(guò)B裝置的氣體中含有二氧化碳、NO和水，需要將二氧化碳和水除去，據(jù)此選用試劑，并畫出裝置圖；
（4）酸性KMnO₄溶液可將NO₂^-氧化為NO₃^-，MnO₄^-還原成Mn²⁺，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)裝置C中NaNO₂的存在；
（5）第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液被稀釋，標(biāo)準(zhǔn)液濃度減�。�   
B．達(dá)到過(guò)程中錐形瓶不需要干燥，不影響待測(cè)液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量；
C．滴定終了仰視讀數(shù)，讀出的是凹液面下方讀數(shù)，讀數(shù)比實(shí)際消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大；                         
D．滴定終了俯視讀數(shù)，讀出的是凹液面上方讀數(shù)，讀數(shù)比實(shí)際讀數(shù)偏小；
（6）第一組數(shù)據(jù)舍棄，計(jì)算出其它3組消耗標(biāo)準(zhǔn)液的平均體積，再結(jié)合反應(yīng)方程式計(jì)算出樣品中亞硝酸鈉的質(zhì)量及質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）裝置A中C與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式的方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目為4，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：，
故答案為：；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置可知，裝置C中發(fā)生反應(yīng)：2NO+Na₂O₂=2NaNO₂，則裝置B的作用是將NO₂轉(zhuǎn)化為NO，同時(shí)Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO（或制取NO），
故答案為：將NO₂轉(zhuǎn)化為NO，同時(shí)Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO（或制取NO）；
（3）為制備純凈NaNO₂，需要將進(jìn)入裝置C的氣體中的二氧化碳和水除去，堿石灰能夠吸收二氧化碳和水，故可以選用堿石灰，裝置圖如：或，
故答案為：或；
（4）根據(jù)題中信息可知，酸性KMnO₄溶液可將NO₂^-氧化為NO₃^-，MnO₄^-還原成Mn²⁺，據(jù)此可設(shè)計(jì)出檢驗(yàn)亞硝酸鈉的方法為：取少量裝置C中產(chǎn)物置于試管中，加入適量蒸餾水溶解，（加入稀硫酸酸化）滴加入1-2滴（少量）酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，說(shuō)明C中產(chǎn)物含有NaNO₂，
故答案為：取少量裝置C中產(chǎn)物置于試管中，加入適量蒸餾水溶解，（加入稀硫酸酸化）滴加入1-2滴（少量）酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，說(shuō)明C中產(chǎn)物含有NaNO₂；
（5）第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)消耗的酸性高錳酸鉀溶液體積偏大，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏高，
A．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液被稀釋，滴定過(guò)程中消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積會(huì)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(cè)定結(jié)果，故B錯(cuò)誤；
C．滴定終了仰視讀數(shù)，導(dǎo)致讀數(shù)偏大，計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，故C正確；                         
D．滴定終了俯視讀數(shù)，滴定管讀數(shù)偏小，計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小，故D錯(cuò)誤；
故答案為：AC；
（6）由于第一組數(shù)據(jù)偏高，應(yīng)該舍棄；其它三組消耗標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)的量為：0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，則250mL樣品溶液會(huì)消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.002mol×$\frac{250mL}{25mL}$=0.02mol，根據(jù)化合價(jià)變化可得反應(yīng)關(guān)系式：2MnO₄^-～5NO₂^-，則4.000g樣品中含有亞硝酸鈉的物質(zhì)的量為：0.02mol×$\frac{5}{2}$=0.05mol，質(zhì)量為69g/mol×0.05mol=3.45g，所以反應(yīng)后的固體中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{3.45g}{4.000g}$×100%=86.25%，
故答案為：86.25%或0.8625．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究物質(zhì)組成、測(cè)量物質(zhì)含量的方法，題目難度較大，涉及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、中和滴定操作及誤差分析、氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的分析、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)原理及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法為解答關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．