Question

20．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組發(fā)現(xiàn)在堿性溶液中，NO₂會發(fā)生如下反應(yīng)：
2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂
于是提出猜想，NO₂和堿性的NaHCO₃溶液也能發(fā)生類似反應(yīng)．該小組利
用如圖所示裝置，使NO₂和NaHCO₃溶液充分反應(yīng)并獲得反應(yīng)液X．
（1）①NaHCO₃溶液呈堿性的原因是碳酸氫根離子水解沉淀大于電離程度，溶液顯堿性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
②Cu與濃硝酸反應(yīng)的現(xiàn)象是Cu逐漸減少（溶解）溶液變?yōu)樗{(lán)色，產(chǎn)生紅棕色氣體．
③欲從反應(yīng)后的溶液中得到硝酸銅晶體，操作步驟是：
蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．
（2）該小組同學(xué)為了對猜想進(jìn)行探究，進(jìn)行如下討論和實驗．
④甲同學(xué)認(rèn)為，可通過檢驗X中是否存在NO₃^-的方法驗證猜想．但經(jīng)討論后認(rèn)為不可行，你認(rèn)為其原因是二氧化氮與水反應(yīng)也能生成硝酸根．
⑤乙同學(xué)在X中加入少量K₂Cr₂O₇溶液，結(jié)果溶液褪色，則產(chǎn)物中含有NaNO₂．根據(jù)以上信息，寫出NO₂與NaHCO₃溶液反應(yīng)的離子方程式2NO₂+2HCO₃^-═NO₂^-+NO₃^-+2CO₂↑+H₂O．
⑥已知在酸性條件下NO₂^-能將I^-氧化為I₂．你認(rèn)為能否用KI淀粉溶液檢驗X中是否存在NaNO₂：不能（填“能”或“不能”），原因是NaNO₂和NaNO₃在酸性條件下都能氧化碘離子生成碘單質(zhì)．
⑦已知5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O．稱取a g KMnO₄固體，加蒸餾水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液．移取20.00mL X于錐形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定，消耗b mL KMnO₄溶液．滴點終點的現(xiàn)象是滴入最后一滴KMnO₄溶液時，溶液由無色變?yōu)闇\紅色且保持30s不褪色，則X中NaNO₂的濃度是$\frac{ab}{316}$mol/L（用含a、b的式子表示）．

Answer 1

分析 （1）①碳酸氫鈉溶液中碳酸氫根離子水解溶液顯堿性；
②Cu與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、紅棕色氣體二氧化氮和水，溶液娥呈藍(lán)色；
③溶液中得到溶質(zhì)晶體通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到；
（2）④二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸；
⑤NO₂與NaHCO₃溶液反應(yīng)生成NaNO₂，此時氮的化合價降低，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理可知，還應(yīng)有硝酸根生成；
⑥X中既有NaNO₂又有NaNO₃，在酸性條件下都能氧化碘離子；
⑦稱取a gKMnO₄固體，加蒸餾水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液．移取20.00mL X于錐形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定NaNO₂溶液，原來NaNO₂溶液無色，滴點終點時溶液由無色變?yōu)闇\紅色，消耗b mL KMnO₄溶液，根據(jù)反應(yīng)5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，利用高錳酸鉀的物質(zhì)的量可計算出X中所含有的NaNO₂的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定NaNO₂的濃度；

解答 解：（1）①碳酸氫鈉溶液中碳酸氫根離子水解沉淀大于電離程度，溶液顯堿性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，
故答案為：碳酸氫根離子水解沉淀大于電離程度，溶液顯堿性，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
②Cu與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、紅棕色氣體二氧化氮和水，溶液娥呈藍(lán)色，反應(yīng)的方程式為；Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
故答案為：Cu逐漸減少（溶解）溶液變?yōu)樗{(lán)色，產(chǎn)生紅棕色氣體；
③欲從反應(yīng)后的溶液中得到硝酸銅晶體，操作步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到，故答案為：冷卻結(jié)晶；
（2）④二氧化氮與水反應(yīng)也能生成硝酸根，所以檢驗X中存在NO₃^-不能說明是NO₂和NaHCO₃溶液反應(yīng)生成了硝酸根，
故答案為：二氧化氮與水反應(yīng)也能生成硝酸根；
⑤NO₂與NaHCO₃溶液反應(yīng)生成NaNO₂，此時氮的化合價降低，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理可知，還應(yīng)有硝酸根生成，所以NO₂與NaHCO₃溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO₂+2NaHCO₃═NaNO₂+NaNO₃+2CO₂↑+H₂O，反應(yīng)的離子方程式為：2NO₂+2HCO₃^-═NO₂^-+NO₃^-+2CO₂↑+H₂O，
故答案為：2NO₂+2HCO₃^-═NO₂^-+NO₃^-+2CO₂↑+H₂O；
⑥X中既有NaNO₂又有NaNO₃，NaNO₂和NaNO₃在酸性條件下都能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，所以不能用KI淀粉溶液檢驗X中存在NaNO₂，
故答案為：不能；NaNO₂和NaNO₃在酸性條件下都能氧化碘離子生成碘單質(zhì)；
⑦稱取a gKMnO₄固體，加蒸餾水和少量稀硫酸溶解，配成250mL溶液．移取20.00mL X于錐形瓶，用所配的酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定NaNO₂溶液，原來NaNO₂溶液無色，滴點終點時溶液由無色變?yōu)闇\紅色，所以滴點終點的現(xiàn)象是滴入最后一滴KMnO₄溶液時，溶液由無色變?yōu)闇\紅色且保持30s不褪色，消耗b mL KMnO₄溶液，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為 $\frac{ag}{158g/mol}$×$\frac{250}$，
根據(jù)反應(yīng)5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺═5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，
可知20.00mL X溶液中所含有的NaNO₂的物質(zhì)的量為$\frac{ag}{158g/mol}$×$\frac{250}$×$\frac{5}{2}$=$\frac{ab}{15800}$mol，
所以NaNO₂的濃度為=$\frac{\frac{ab}{15800}mol}{0.02L}$=$\frac{ab}{316}$mol/L，
故答案為：滴入最后一滴KMnO₄溶液時，溶液由無色變?yōu)闇\紅色且保持30s不褪色；$\frac{ab}{316}$mol/L．

點評 本題考查較為綜合，以物質(zhì)的制備實驗為載體，綜合考查實驗的設(shè)計、物質(zhì)的檢驗、氧化還原滴定等知識，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)設(shè)計實驗方案，題目難度中等．