Question

亞硝酸鈉（NaNO₂）是重要的防腐劑。某化學(xué)興趣小組嘗試制備亞硝酸鈉，查閱資料：①HNO₂為弱酸，在酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn^2＋且無氣體生成。
②NO不與堿反應(yīng)，可被酸性KMnO₄溶液氧化為硝酸
探究一 亞硝酸鈉固體的制備
以碳和濃硝酸為起始原料，設(shè)計(jì)如下裝置利用一氧化氮與過氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉。（反應(yīng)方程式為2NO＋Na₂O₂=2NaNO₂，部分夾持裝置和A中加熱裝置已略）

（1）寫出裝置A燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式                          。
（2）有同學(xué)認(rèn)為裝置C中產(chǎn)物不僅有亞硝酸鈉，還有碳酸鈉和氫氧化鈉，為排除干擾應(yīng)在B、C裝置間增加裝置E，E中盛放的試劑應(yīng)是         （填字母）。
A．濃H₂SO₄   B．堿石灰  C．無水CaCl₂
探究二 亞硝酸鈉固體含量的測定及性質(zhì)驗(yàn)證
稱取裝置C中反應(yīng)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(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

 
（3）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        （填字母）。
A．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗
B．錐形瓶洗凈后未干燥
C．滴定終了仰視讀數(shù)
（4）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)                    。
（5）亞硝酸鈉易溶于水，將0.2mol·L^-1的亞硝酸鈉溶液和0.1mol·L^-1的鹽酸等體積混合，混合后溶液呈酸性，則混合后溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)?u>           。
探究三  反應(yīng)廢液的處理
反應(yīng)后燒瓶A中仍然存在一定量的硝酸，不能直接排放，用NaOH溶液調(diào)成中性，再用電化學(xué)降解法進(jìn)行處理。25℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行10min，溶液的pH由7變?yōu)?2。電化學(xué)降解NO₃^-的原理如右圖所示。
（6）電源正極為       （填A(yù)或B），陰極反應(yīng)式為                       。

Answer 1

（1）C +4HNO₃ （濃）CO₂↑+ 4NO₂↑+ 2H₂O （3分） （2）B（2分）
（3）A、C（2分）（4）86.25%（2分） （5）c（Na⁺）＞c（NO₂^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）（2分）
（6）A （2分）   2NO₃^－ +6H₂O +10e^－＝N₂↑+12OH^－ （3分）

試題分析：（1）濃硝酸既有強(qiáng)氧化性，能把單質(zhì)碳氧化生成CO₂，而硝酸被還原為NO₂，同時(shí)還有水生成，因此裝置A燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為C +4HNO₃ （濃）CO₂↑+ 4NO₂↑+ 2H₂O。
（2）A裝置中產(chǎn)生的NO₂和CO₂通入到B裝置中，由于NO₂溶于水生成NO和硝酸，在酸性條件下CO₂的溶解度很小，因此從B裝置中出來的NO氣體中含有CO₂以及水蒸氣，二者與過氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉、氫氧化鈉，因此要排出干擾，需要除去CO₂和水蒸氣。濃硫酸和氯化鈣只能吸收水蒸氣，堿石灰既可以吸收水蒸氣，還能吸收CO₂，因此答案選B。
（3）第一組實(shí)驗(yàn)與其它組實(shí)驗(yàn)相比，消耗高錳酸鉀溶液的體積偏多。A、酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，則高錳酸鉀溶液的濃度被稀釋，因此消耗高錳酸鉀溶液的體積增加，A正確；B、錐形瓶洗凈后未干燥，不影響測定結(jié)果，B不正確；C、滴定終了仰視讀數(shù)，則讀數(shù)偏大，因此消耗高錳酸鉀溶液的體積偏大，C正確，答案選AC。
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，三次實(shí)驗(yàn)中消耗高錳酸鉀溶液體積的平均值＝＝20.00ml。在反應(yīng)中Mn元素的化合價(jià)從＋7價(jià)降低到＋2價(jià)，得到5個(gè)電子。N元素的化合價(jià)從＋3價(jià)升高到＋5價(jià)，失去2個(gè)電子，因此根據(jù)電子得失守恒可知25.00mL待測液中亞硝酸鈉的物質(zhì)的量＝0.1000
mol/L×0.0200L×＝0.00500mol，則原樣品中亞硝酸鈉的物質(zhì)的量＝0.00500mol×＝0.0500mol，其質(zhì)量＝0.0500mol×69g/mol＝3.45g，所以亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝×100%＝86.25%。
（5）鹽酸的酸性強(qiáng)于亞硝酸的，因此將0.2mol·L^-1的亞硝酸鈉溶液和0.1mol·L^-1的鹽酸等體積混合后生成亞硝酸、氯化鈉，其中亞硝酸鈉過量，且生成的亞硝酸與過量的亞硝酸鈉以及氯化鈉的物質(zhì)的量濃度均相等，都是0.05mol/L。由于溶液顯酸性，這說明亞硝酸的電離程度大于亞硝酸鈉的水解程度，因此溶液中離子濃度大小關(guān)系是c（Na⁺）＞c（NO₂^-）＞c（Cl^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）。
（6）根據(jù)電解池可知，硝酸轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，氮元素的化合價(jià)降低，硝酸得到電子，被還原，因此Ag－Pt電極是陰極，則B是電源的負(fù)極，所以A是電源的正極。又因?yàn)?5℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行10min，溶液的pH由7變?yōu)?2，這說明反應(yīng)中有OH^－產(chǎn)生，所以陰極電極反應(yīng)式為2NO₃^－ +6H₂O +10e^－＝N₂↑+12OH^－。