Question

11．亞硝酸鈉（NaNO₂）是一種工業(yè)鹽，實驗室可用如下裝置（略去部分夾持儀器）制備．

已知：①2NO+Na₂O₂=2NaNO₂；
②3NaNO₂+3HCl=3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O；
③酸性條件下，NO和NO₂都能與MnO₄^-反應生成NO₃^-和Mn²⁺；Na₂O₂能使酸性高錳酸鉀溶液褪色．
（1）加熱裝置A前，先通一段時間N₂，目的是排除裝置中的空氣．
（2）裝置A中發(fā)生反應的化學方程式為C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O．實驗結束后，將B瓶中的溶液經蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶（填操作名稱）、過濾可獲得CuSO₄•5H₂O．
（3）儀器C的名稱為干燥管，其中盛放的藥品為堿石灰（填名稱）．
（4）充分反應后，檢驗裝置D中產物的方法是：取產物少許置于試管中，加入稀硫酸溶液中有氣泡產生且在試管口上方出現紅棕色氣體，則產物是NaNO₂（注明試劑、現象）．
（5）為測定亞硝酸鈉的含量，稱取4.000g樣品溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol•L^-1酸性KMnO₄溶液進行滴定，實驗所得數據如下表所示：

滴定次數	1	2	3	4
KMnO4體積/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

①第一組實驗數據出現異常，造成這種異常的原因可能是ac（填代號）．
a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準液潤洗
b．錐形瓶洗凈后未干燥
c．滴定終點時仰視讀數
②根據表中數據，計算所得固體中亞硝酸鈉的質量分數86.25%．
（6）設計合理實驗比較0.1mol•L^-1NaNO₂溶液中NO₂^-的水解程度和0.1mol•L^-1HNO₂溶液中HNO₂的電離程度相對大�。�（簡要說明實驗步驟、現象和結論，儀器和藥品自選）
25°C．

Answer 1

分析 （1）分析裝置圖可知制備亞硝酸鈉需要一氧化氮和過氧化鈉反應生成，過氧化鈉和二氧化碳、水蒸氣發(fā)生反應，所以制備的一氧化氮氣體必須純凈干燥，裝置中無空氣存在；
（2）裝置A中發(fā)生反應是濃硝酸和碳加熱反應生成二氧化碳、二氧化氮和水，裝置A中生成的二氧化氮進入裝置B生成硝酸，氧化銅生成硝酸銅、硫酸銅，蒸發(fā)濃縮過程硝酸是易揮發(fā)性的酸，所以冷卻結晶得到晶體為硫酸銅晶體；
（3）儀器C為干燥管，利用其中的堿石灰用來干燥一氧化氮氣體；
（4）充分反應后，檢驗裝置D中產物的方法是利用3NaNO₂+3HCl=3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O，反應生成的一氧化氮遇到空氣會生成紅棕色氣體二氧化氮檢驗；
（5）①第一組實驗數據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準液潤洗，導致標準液被稀釋，標準液濃度減小；   
b．達到過程中錐形瓶不需要干燥，不影響待測液中溶質的物質的量；
c．滴定終了仰視讀數，讀出的是凹液面下方讀數，讀數比實際消耗的標準液體積偏大；                         
②第一組數據舍棄，計算出其它3組消耗標準液的平均體積，再結合反應方程式計算出樣品中亞硝酸鈉的質量及質量分數；
（6）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）制備亞硝酸鈉需要一氧化氮和過氧化鈉反應生成，過氧化鈉和二氧化碳、水蒸氣發(fā)生反應，所以制備的一氧化氮氣體必須純凈干燥，裝置中無空氣存在，加熱A前，先通一段時間N₂，目的是把裝置中的空氣趕凈，避免生成的亞硝酸鈉混入雜質，
故答案為：排出裝置中的空氣；
（2）裝置A中發(fā)生反應是濃硝酸和碳加熱反應生成二氧化碳、二氧化氮和水，反應的化學方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，裝置A中生成的二氧化氮進入裝置B生成硝酸，氧化銅生成硝酸銅、硫酸銅，蒸發(fā)濃縮過程硝酸是易揮發(fā)性的酸，所以冷卻結晶得到晶體為硫酸銅晶體，
故答案為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；冷卻結晶；
（3）制備亞硝酸鈉需要一氧化氮和過氧化鈉反應生成，過氧化鈉和二氧化碳、水蒸氣發(fā)生反應，所以制備的一氧化氮氣體必須純凈干燥，儀器C為干燥管，利用其中的堿石灰用來干燥一氧化氮氣體，
故答案為：干燥管；堿石灰；
（4）3NaNO₂+3HCl=3NaCl+HNO₃+2NO↑+H₂O，反應生成的一氧化氮遇到空氣會生成紅棕色氣體二氧化氮，充分反應后，檢驗裝置D中產物的方法是：取產物少許置于試管中加入稀硫酸溶液中有氣泡產生且在試管口上方出現紅棕色氣體，證明產物是NaNO₂，
故答案為：加入稀硫酸溶液中有氣泡產生且在試管口上方出現紅棕色氣體；
（5）①第一組實驗數據消耗的酸性高錳酸鉀溶液體積偏大，會導致測量結果偏高，
a．酸式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準液潤洗，導致標準液被稀釋，滴定過程中消耗的標準液體積會偏大，故a正確；   
b．錐形瓶不需要干燥，所以錐形瓶洗凈后未干燥，不影響測定結果，故b錯誤；
c．滴定終了仰視讀數，導致讀數偏大，計算出的標準液體積偏大，故c正確；                         
故答案為：ac；
（6）由于第一組數據偏高，應該舍棄；其它三組消耗標準液平均體積為：$\frac{20.2+20.00+19.98}{3}$mL=20.00mL，
25mL樣品消耗高錳酸鉀的物質的量為0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，則250mL樣品溶液會消耗高錳酸鉀的物質的量為0.002mol×$\frac{250ml}{25ml}$=0.02mol，根據化合價變化可得反應關系式：2MnO₄^-～5NO₂^-，則4.000g樣品中含有亞硝酸鈉的物質的量為0.02mol×$\frac{5}{2}$=0.05mol，質量為69g/mol×0.05mol=3.45g，所以反應后的固體中亞硝酸鈉的質量分數為：$\frac{3.45g}{4.000g}$×100%=86.25%，
故答案為：86.25%；
（6）依據HNO₂溶液中存在電離平衡，NO₂^-存在水解平衡，比較0.1mol•L^-1NaNO₂溶液中NO₂^-的水解程度和0.1mol•L^-1HNO₂溶液中HNO₂的電離程度相對大小，實驗設計為：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°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．

點評 本題考查了探究物質組成、測量物質含量的方法，題目難度較大，涉及性質實驗方案的設計、中和滴定操作及誤差分析、氧化還原反應中電子轉移的分析、化學計算等知識，明確實驗原理及化學實驗基本操作方法為解答關鍵，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力．