Question

10．活動小組同學(xué)采用如圖裝置制備并測定所得固體中亞硝酸鈉（NaNO₂）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（裝置可重復(fù)使用，部分夾持儀器已省略）．

已知：①2NO+Na₂O₂═2NaNO₂；
②酸性條件下，NO、NO₂都能與MnO₄^-反應(yīng)生成NO₃^-和Mn²⁺；NaNO₂能使
酸性高錳酸鉀溶液褪色．
（1）實驗裝置的連接順序為ACEDEB；
（2）C瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cu+2H⁺+NO₂=Cu²⁺+NO+H₂O．
（3）為了測定亞硝酸鈉的含量，稱取4.0g樣品溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.10mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液進行滴定，實驗所得數(shù)據(jù)如表．

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

①第一組實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)較明顯異常，造成異常的原因可能是ac（填字母序號）．
a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗
b．錐形瓶用蒸餾水洗凈后未干燥
c．觀察滴定終點時仰視讀數(shù)
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)進行計算，所制得的固體中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為86.25%．
（4）設(shè)計實驗，比較0.1mol•L^-1NaNO₂溶液中NO₂^-的水解程度和0.1mol•L^-1HNO₂溶液中HNO₂電離程度的相對大小25℃時，將兩種溶液等體積混合，若混合溶液的pH＜7，則說明HNO₂的電離程度大于NO₂^-的水解程度；若pH＞7，則說明HNO₂的電離程度小于NO₂^-的水解程度（簡要說明實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論，儀器和藥品自選）．

Answer 1

分析 （1）裝置A燒瓶中，碳和濃硝酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水，裝置C中二氧化氮通入和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸具有強氧化性能氧化銅生成硝酸銅溶液同時生成一氧化氮氣體，裝置E以吸收雜質(zhì)CO₂、NO₂，在裝置D中由NO和過氧化鈉發(fā)生反應(yīng)制備NaNO₂，裝置B吸收尾氣，為防止水蒸氣進入裝置D，D與B之間加入裝置E；
（2）裝置C中二氧化氮通入和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸具有強氧化性能氧化銅生成硝酸銅溶液同時生成一氧化氮氣體，據(jù)此書寫；
（3）①第一組實驗數(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)液潤洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液被稀釋，標(biāo)準(zhǔn)液濃度減小；
b．達到過程中錐形瓶不需要干燥，不影響待測液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量；
c．滴定終點仰視讀數(shù)，讀出的是凹液面下方讀數(shù)，讀數(shù)比實際消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大；
②第一組數(shù)據(jù)舍棄，計算出其它3組消耗標(biāo)準(zhǔn)液的平均體積，再結(jié)合反應(yīng)方程式計算出樣品中亞硝酸鈉的質(zhì)量及質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）在相同溫度下把等濃度的亞硝酸鈉和亞硝酸等體積混合，測定溶液PH，若PH大于7說明水解程度大，若PH小于7說明電離程度大．

解答 解：（1）裝置A燒瓶中，碳和濃硝酸反應(yīng)生成二氧化碳、二氧化氮和水：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，裝置C中二氧化氮通入和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸具有強氧化性能氧化銅生成硝酸銅溶液同時生成一氧化氮氣體，裝置E以吸收雜質(zhì)CO₂、NO₂，在裝置D中由NO和過氧化鈉發(fā)生反應(yīng)制備NaNO₂，裝置B吸收尾氣，為防止水蒸氣進入裝置D，D與B之間加入裝置E；
故答案為：A C E D E B；
（2）裝置C中二氧化氮通入和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸具有強氧化性能氧化銅生成硝酸銅溶液同時生成一氧化氮氣體，離子方程式為：Cu+2H⁺+NO₂=Cu²⁺+NO+H₂O；
故答案為：Cu+2H⁺+NO₂=Cu²⁺+NO+H₂O；
（3）①第一組實驗數(shù)據(jù)消耗的酸性高錳酸鉀溶液體積偏大，會導(dǎo)致測量結(jié)果偏高，
a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液被稀釋，滴定過程中消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積會偏大，故正確；
b．錐形瓶不需要干燥，所以錐形瓶洗凈后未干燥，不影響測定結(jié)果，故錯誤；
c．滴定終點仰視讀數(shù)，導(dǎo)致讀數(shù)偏大，計算出的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，故正確；
故答案為：ac；
②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：（20.02+20.00+19.98）÷3mL=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：$\frac{3.45g}{4.0g}$×100%=86.25%；
故答案為：86.25%；
（4）依據(jù)HNO₂溶液中存在電離平衡，NO₂^-存在水解平衡，比較等濃度的NaNO₂溶液中NO₂^-的水解程度和HNO₂溶液中HNO₂的電離程度相對大小，實驗設(shè)計為：25°C將0.1mol/LHNO₂和0.1mol/LNaNO₂溶液等體積混合，若測定溶液PH＜7，說明HNO₂的電離程度大于NO₂^-離子的水解程度，若測定溶液PH＞7，說明NO₂^-離子水解程度大于HNO₂的電離程度；
故答案為：25℃時，將兩種溶液等體積混合，若混合溶液的pH＜7，則說明HNO₂的電離程度大于NO₂^-的水解程度；若pH＞7，則說明HNO₂的電離程度小于NO₂^-的水解程度．

點評 本題考查實驗方案的設(shè)計和探究，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，涉及化學(xué)方程式的書寫、物質(zhì)含量的計算以及電解原理，綜合性強，題目難度中等．