Question

9．亞硝酸鈉（NaNO₂）是一種常見的食品添加劑，使用時必須嚴格控制其用量，某興趣小組進行下面實驗探究，查閱資料知道：①2NO+Na₂O₂=2NaNO₂②2NO₂+Na₂O₂=2NaNO₃
③酸性KMnO₄溶液可將NO₂^-氧化為NO₃^-，MnO₄^-還原成Mn²⁺．
Ⅰ．產品制備與檢驗：用如圖1裝置制備NaNO₂：

（1）寫出裝置A燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式并標出電子轉移的方向和數目
（2）B裝置的作用是將NO₂轉化為NO，同時Cu與稀硝酸反應生成NO（或制取NO）
（3）有同學認為裝置C中產物不僅有亞硝酸鈉，還有硝酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉，為制備純凈NaNO₂應在B、C裝置間增加一個裝置，請在右框內畫出增加的裝置圖2，并標明盛放的試劑．
（4）試設計實驗檢驗裝置C中NaNO₂的存在（寫出操作、現象和結論）取少量裝置C中產物置于試管中，加入適量蒸餾水溶解，（加入稀硫酸酸化）滴加入1-2滴（少量）酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，說明C中產物含有NaNO₂
Ⅱ．含量的測定
稱取裝置C中反應后的固體4.00g溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol/L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溶液體積/mL	20.60	20.02	20.00	19.98

（5）第一組實驗數據出現異常，造成這種異常的原因可能是AC（雙項選擇）．
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．滴定結束仰視讀數                         D．滴定結束俯視讀數
（6）根據表中數據，計算所得固體中亞硝酸鈉的質量分數86.25%或0.8625（結果保留4位有效數字）

Answer 1

分析 （1）碳與濃硝酸在加熱條件下反應生成二氧化碳、二氧化氮和水，據此寫出方程式，根據化合價變化標出電子轉移的方向和數目；
（2）裝置C中需要用NO和過氧化鈉反應，則裝置B是用于提供NO氣體；
（3）通過B裝置的氣體中含有二氧化碳、NO和水，需要將二氧化碳和水除去，據此選用試劑，并畫出裝置圖；
（4）酸性KMnO₄溶液可將NO₂^-氧化為NO₃^-，MnO₄^-還原成Mn²⁺，據此設計實驗方案檢驗裝置C中NaNO₂的存在；
（5）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��；   
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；                         
D．滴定終了俯視讀數，讀出的是凹液面上方讀數，讀數比實際讀數偏�。�
（6）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．

解答 解：（1）裝置A中C與濃硝酸反應的化學方程式的方程式為：C+4HNO₃（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，反應中電子轉移數目為4，標出電子轉移的方向和數目為：，
故答案為：；
（2）根據實驗裝置可知，裝置C中發(fā)生反應：2NO+Na₂O₂=2NaNO₂，則裝置B的作用是將NO₂轉化為NO，同時Cu與稀硝酸反應生成NO（或制取NO），
故答案為：將NO₂轉化為NO，同時Cu與稀硝酸反應生成NO（或制取NO）；
（3）為制備純凈NaNO₂，需要將進入裝置C的氣體中的二氧化碳和水除去，堿石灰能夠吸收二氧化碳和水，故可以選用堿石灰，裝置圖如：或，
故答案為：或；
（4）根據題中信息可知，酸性KMnO₄溶液可將NO₂^-氧化為NO₃^-，MnO₄^-還原成Mn²⁺，據此可設計出檢驗亞硝酸鈉的方法為：取少量裝置C中產物置于試管中，加入適量蒸餾水溶解，（加入稀硫酸酸化）滴加入1-2滴（少量）酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，說明C中產物含有NaNO₂，
故答案為：取少量裝置C中產物置于試管中，加入適量蒸餾水溶解，（加入稀硫酸酸化）滴加入1-2滴（少量）酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，說明C中產物含有NaNO₂；
（5）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；                         
D．滴定終了俯視讀數，滴定管讀數偏小，計算出的標準液體積偏小，故D錯誤；
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：$\frac{20.02+20.00+19.98}{3}$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%或0.8625．

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．