Question

8．亞硝酸鈉（NaNO₂）在肉類制品加工中常用作發(fā)色劑，防腐劑．某活動小組在實驗室中利用Na₂O₂+2NO═2NaNO₂反應來制備亞硝酸鈉，裝置如圖所示（部分夾持裝置略去）．

已知：①3NaNO₂+3HCl═3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O；②酸性條件下，NO或NO₂^-都能與MnO₄^-反應生成NO₃^-和Mn²⁺．
具體操作：如圖連接裝置，檢驗氣密性后，裝入藥品．實驗開始前先通入常見氣體X一段時間，然后關閉彈簧夾，再滴加濃硝酸，加熱控制B中導管均勻地產(chǎn)生氣泡，直至E中淡黃色粉末完全變?yōu)榘咨�固體．
（1）氣體X的化學式為N₂，其作用是排盡系統(tǒng)內空氣，以免生成的一氧化氮被空氣中的氧氣氧化．
（2）上述裝置中，儀器C的作用是防止B中溶液倒吸．B中觀察到的主要現(xiàn)象是銅片減小、溶液變藍色、有氣泡冒出．
（3）該活動小組制取的NaNO₂產(chǎn)品不純，雜質為NaOH（填化學式）；為提高產(chǎn)品的純度，對上述實驗裝置進行的改進是裝置DE之間和裝置EF之間添加干燥裝置．
（4）請設計實驗證明產(chǎn)品中含有NO₂^-取少量E中白色固體加入稀鹽酸產(chǎn)生無色氣體，遇到空氣變化為紅棕色證明固體中含有亞硝酸根離子（簡述實驗操作、現(xiàn)象和結論）．
（5）稱取該小組產(chǎn)品4.5g溶于水配成500mL溶液，取50mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液進行滴定，實驗數(shù)據(jù)如表所示：

滴定次數(shù)	1	2	3	4
KMnO4溶液體積/mL	20.80	20.01	20.00	19.99

第一組實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，造成這種異常的原因可能是abd（填字母）．
a．酸式滴定管未用標準液潤洗
b．錐形瓶用水洗凈后又用待測液潤洗
c．滴定前仰視讀數(shù)，滴定終點平視讀數(shù)
d．滴定結束后滴定管尖嘴處仍懸有液滴
根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計算產(chǎn)品中亞硝酸鈉的質量分數(shù)76.7%．

Answer 1

分析 A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，裝置B中是A裝置生成的二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，硝酸和銅反應生成硝酸銅，一氧化氮和水，通過裝置D中氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，通過裝置E中的過氧化鈉吸收一氧化氮，最后通過酸性高錳酸鉀溶液除去剩余一氧化氮防止污染空氣，
（1）一氧化氮容易與空氣中的氧氣反應生成二氧化氮；
（2）長頸漏斗上方面積大可防止倒吸；二氧化氮恒容水反應生成硝酸和一氧化氮，硝酸能和銅反應，據(jù)此分析反應現(xiàn)象；
（3）分析可知裝置D中出來的一氧化氮氣體會含有水蒸氣，進入裝置E會和過氧化鈉反應生成氫氧化鈉，E裝置前后都需要連接氣體進干燥裝置；
（4）檢驗E中白色固體中含NO₂^-，可以利用反應3NaNO₂+3HCl═3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O，生成的一氧化氮遇到氧氣生成紅棕色氣體二氧化氮；
（5）a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準液潤洗，酸性高錳酸鉀溶液濃度變��；
b．錐形瓶水洗凈后待測液洗滌，溶質的物質的量變大；
c．滴定終點時俯視讀數(shù)，讀數(shù)在液面上方，滴定管刻度由上而下增大；
d．滴定結束后滴定管尖嘴處仍懸有液滴，高錳酸鉀溶液體積讀數(shù)應大于實際消耗量；
第1組實驗數(shù)據(jù)偏大，第2、3、4組數(shù)據(jù)平均值為消耗高錳酸鉀溶液體積，2MnO₄^-～5NO₂^-，根據(jù)方程式計算產(chǎn)品中亞硝酸鈉的質量分數(shù)．

解答 解：（1）A中是濃硝酸和碳加熱發(fā)生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，裝置B中是A裝置生成的二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，為防止裝置中空氣中的氧氣氧化生成的一氧化氮，應先通入氮氣排盡裝置內的空氣，
故答案為：N₂；排盡系統(tǒng)內空氣，以免生成的一氧化氮被空氣中的氧氣氧化；
（2）NO₂極易溶于水與水反應，所以裝置C的作用是防止倒吸，B中二氧化氮和水反應生成硝酸，3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO，硝酸和銅反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，觀察到的現(xiàn)象為：銅片減小、溶液變藍色、有氣泡冒出，
故答案為：防止B中溶液倒吸；銅片減小、溶液變藍色、有氣泡冒出；
（3）生成的NO中含有CO₂和水蒸氣，通過氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，含有的水蒸氣能與過氧化鈉反應，則E中產(chǎn)物除亞硝酸鈉外還含有副產(chǎn)物NaOH，堿石灰可以吸收水蒸氣，可以在裝置DE之間和EF裝置之間添加干燥裝置，
故答案為：NaOH；裝置DE之間和裝置EF之間添加干燥裝置；
（4）檢驗E中白色固體中含NO₂^-，可以利用反應3NaNO₂+3HCl═3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O，生成的一氧化氮遇到氧氣生成紅棕色氣體二氧化氮，實驗設計為：取少量E中白色固體加入稀鹽酸產(chǎn)生無色氣體，遇到空氣變化為紅棕色證明固體中含有亞硝酸根離子，
故答案為：取少量E中白色固體加入稀鹽酸產(chǎn)生無色氣體，遇到空氣變化為紅棕色證明固體中含有亞硝酸根離子；
（5）a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準液潤洗，酸性高錳酸鉀溶液濃度變稀，消耗體積應偏大，故a符合；
b．錐形瓶用水洗凈后又用待測液潤洗，消耗高錳酸鉀溶液體積偏大，故b符合；
c．滴定終點時俯視讀數(shù)，讀數(shù)在液面上方，滴定管刻度由上而下增大，則讀數(shù)偏小，故c符合；
d．滴定前尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，消耗高錳酸鉀溶液體積讀數(shù)應大于實際消耗量，故d符合，
故選abd，
第1組實驗數(shù)據(jù)偏大，消耗高錳酸鉀溶液體積為$\frac{（20.01+20.00+19.99）ml}{3}$=20mL，
設產(chǎn)品中亞硝酸鈉的物質的量為n，則：
        2MnO₄^-～～～5NO₂^-，
         2                   5
0.1mol/L×0.020L      n 
解得n=0.005mol，
500ml中含亞硝酸根離子物質的量=$\frac{500ml}{50ml}$×0.005mol=0.05mol，
產(chǎn)品中亞硝酸鈉的質量分數(shù)=$\frac{0.05mol×69g/mol}{4.5g}$×100%=76.7%
故答案為：abd；76.7%．

點評 本題考查了物質制備實驗方案的設計和信息判斷，物質性質的理解應用，掌握物質的性質是解題關鍵，題目難度中等．