Question

13．亞硝酸鈉（NaNO₂）外觀酷似食鹽且有咸味，是一種常用的發(fā)色劑和防腐劑，但使用過量會(huì)使人中毒．某學(xué)習(xí)小組針對(duì)亞硝酸鈉設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
[實(shí)驗(yàn)一]制取NaNO₂
該小組先查閱資料知：①2NO+Na₂O₂→2NaNO₂；2NO₂+Na₂O₂→2NaNO₃；②NO能被酸性高錳酸鉀氧化為NO₃^-，然后設(shè)計(jì)制取裝置如圖（夾持裝置略去）：
（1）裝置D的作用是吸收多余的NO；如果沒有B裝置，C中發(fā)生的副反應(yīng)有2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、2NO+O₂=NO₂．
（2）就算在裝置氣密性良好的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該小組發(fā)現(xiàn)制得的NaNO₂的純度也不高，可能的原因是由于獲得NO的過程中會(huì)產(chǎn)生其他氮氧化物；設(shè)計(jì)一種提高NaNO₂純度的改進(jìn)措施在A、B之間增加裝有水的洗氣瓶．
[實(shí)驗(yàn)二]測定NaNO₂樣品（含NaNO₃雜質(zhì)）的純度
先查閱資料知：①5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺→5NO₃^-+3Mn²⁺+3H₂O；②MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺→Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O 然后，設(shè)計(jì)如下方案測定樣品的純度．
樣品→溶液A$\stackrel{酸性KMnO_{4}溶液}{→}$溶液B$→_{標(biāo)準(zhǔn)溶液}^{（NH_{4}）_{2}Fe（SO_{4}）_{2}}$數(shù)據(jù)處理
（3）取樣品2.3g經(jīng)溶解后得到溶液A 100mL，準(zhǔn)確量取10.00mL A與24.00mL 0.0500mol/L的酸性高錳酸鉀溶液在錐形瓶中充分反應(yīng)．反應(yīng)后的溶液用0.1000mol/L （NH₄）₂Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫色剛好褪去；重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)3次，平均消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液10.00mL，則樣品中NaNO₂的純度為75%．
（4）通過上述實(shí)驗(yàn)測得樣品中NaNO₂的純度偏高，該小組討論的原因錯(cuò)誤的是bc．（填字母編號(hào)）
a．滴定至溶液紫色剛好褪去，立即停止滴定
b．加入A與KMnO₄溶液前的錐形瓶未經(jīng)干燥
c．實(shí)驗(yàn)中使用的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液暴露在空氣中的時(shí)間過長．

Answer 1

分析 （1）裝置D可將剩余的NO氧化成N0₃，金屬銅和稀硝酸制得的一氧化氮中含有水，會(huì)和過氧化鈉發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氧氣，氧氣極易把一氧化氮氧化；
（2）硝酸具有揮發(fā)性，會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，據(jù)此回答分析；
（3）根據(jù)5（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂～MnO₄^-，消耗n（KMnO₄）=0.1mol/L×0.01L=0.001mol，根據(jù) 2MnO₄^-～5NO₂^-，計(jì)算樣品中NaN0₂的純度；
（4）a．滴定至溶液紫色剛剛好褪去，消耗的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂偏小，導(dǎo)致的量結(jié)果偏高；
b．加入A與KMn0₄溶液前錐形瓶未經(jīng)干燥，對(duì)測量結(jié)果無影響；
c．實(shí)驗(yàn)中使用的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液暴露在空氣中時(shí)間過長，部分（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂被氧化，消耗的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂偏大，導(dǎo)致的量結(jié)果偏低．

解答 解：（1）高錳酸鉀具有氧化性，能將一氧化氮氧化，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：5NO+3MnO₄^-+4H⁺=5NO₃^-+3Mn²⁺+2H₂O，裝置D可將剩余的NO氧化成N0₃，吸收多余的NO，如果沒有B裝置，C中發(fā)生的副反應(yīng)有，金屬銅和稀硝酸制得的一氧化氮中含有水，水會(huì)和過氧化鈉發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氧氣，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，生成的氧氣極易把一氧化氮氧化為二氧化氮，即2NO+O₂=NO₂，
故答案為：吸收多余的NO；2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、2NO+O₂=NO₂；
（2）由于獲得一氧化氮所用的硝酸具有揮發(fā)性，獲得NO的過程中會(huì)產(chǎn)生其他氮氧化物，這樣會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以在A、B之間增加裝有水的洗氣瓶，減小實(shí)驗(yàn)誤差；
故答案為：由于獲得NO的過程中會(huì)產(chǎn)生其他氮氧化物；在A、B之間增加裝有水的洗氣瓶；
（3）根據(jù)5（NH₄）₂ Fe（S0₄）₂～MnO₄^-，消耗n（KMn0₄）=0.1mol/L×0.01L=0.001mol，
                       2MnO₄^-～5NO₂^-，
                         2      5
0.05mol/L×0.024L-0.001mol      x，
x=0.0005mol，100mL中n（NaN0₂）=0.0005mol×$\frac{100ml}{10ml}$=0.005mol，
則樣品中NaN0₂的純度為$\frac{0.005mol×69g/mol}{2.3g}$×100%=75%，
故答案為：75%；
（4）a．滴定至溶液紫色剛剛好褪去，消耗的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂偏小，導(dǎo)致的量結(jié)果偏高，故a不符合；
b．加入A與KMn0₄溶液前錐形瓶未經(jīng)干燥，對(duì)測量結(jié)果無影響，故b符合；
c．實(shí)驗(yàn)中使用的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液暴露在空氣中時(shí)間過長，部分（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂被氧化，消耗的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂偏大，導(dǎo)致的量結(jié)果偏低，故c符合；
故答案為：bc．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和探究題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，主要是物質(zhì)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)定量關(guān)系的計(jì)算分析，綜合性強(qiáng)，難度大．