Question

15．亞硝酸鈉可大量用于染料和有機合成工業(yè)．請回答下列問題：
（1）亞硝酸鈉能氧化酸性條件下的Fe²⁺，同時產生一種活性氣體，該氣體在空氣中迅速變色．寫出反應的離子方程式Fe²⁺+NO₂^-+2H+=Fe³⁺+NO↑+H₂O．
（2）實驗室模擬用如圖1所示裝置通過如圖2過程制備亞硝酸鈉：

已知：（I）氧化過程中，控制反應液的溫度在35～60℃條件下發(fā)生的主要反應：
C₆H₁₂O₆+12HNO₃═3HOOC-COOH+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
（II）氫氧化鈉溶液吸收NO、NO₂發(fā)生如下反應：
NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
①A中反應溫度不宜高于60℃，原因是免硝酸分解，降低原料利用率．
②不經過任何處理，按此過程進行，氫氧化鈉溶液吸收后的溶液中除OH-外還有兩種陰離子，其中一種是NO₂^-，NO₂^-與另一種陰離子的物質的量之比為3：1．
③B裝置用于制備NaNO₂，盛裝的試劑除NaOH外，還可以是B．
A．NaCl（aq）    B．Na₂CO₃（aq）      C．NaNO₃（aq）
（3）測定產品純度：
Ⅰ．準確稱量ag產品配成100mL溶液；
Ⅱ．從步驟I配制的溶液中移取20.00mL加入錐形瓶中；
Ⅲ．用c mol•L-¹酸性KMnO₄溶液滴定至終點；
Ⅳ．重復以上操作3次，消耗KMnO₄酸性溶液的平均體積為V mL．
①錐形瓶中發(fā)生反應的離子方程式為5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O．
②滴定至終點的現(xiàn)象為溶液由無色變紫紅色且半分鐘不褪色．
③產品中NaNO₂的純度為$\frac{2.5cV×10{\;}^{-3}mol×\frac{100mL}{20mL}×69g/mol}{ag}$×100%（寫出計算表達式）．
④若滴定終點時俯視讀數(shù)，則測得的產品中NaNO₂的純度偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）

Answer 1

分析 （1）亞硝酸鈉能氧化酸性條件下的Fe²⁺，生成鐵離子和一氧化氮，一氧化氮在空氣中迅速變色生成二氧化氮，根據(jù)電荷守恒和元素守恒可寫出反應的離子方程式；
（2）屑的主要成分是纖維素[（C₆H₁₀O₅）_n]，酸溶后得葡萄糖溶液，用葡萄糖還原硝酸得NO和NO₂，用NaOH吸收NO和NO₂，得到NaNO₂；HNO₃不穩(wěn)定，溫度過高發(fā)生分解，所以反應溫度不宜高于60℃，NaOH溶液呈堿性，可以用碳酸鈉溶液代替，據(jù)此答題；
（3）測定產品純度，利用KMnO₄氧化NO₂^-進行滴定計算NaNO₂的含量，反應過程中高錳酸鉀溶液的紫色會褪色，當達到滴定終點時，高錳酸鉀溶液的紫色就不會褪色，根據(jù)電子得失守恒可得關系式2KMnO₄～5NaNO₂，根據(jù)KMnO₄的物質的量，可求得NaNO₂的質量，進而確定產品中NaNO₂的純度，若滴定終點時俯視讀數(shù)，則讀取的KMnO₄溶液的體積偏小，所以計算出的NaNO₂的質量偏小，據(jù)此答題．

解答 解：（1）亞硝酸鈉能氧化酸性條件下的Fe²⁺，生成鐵離子和一氧化氮，一氧化氮在空氣中迅速變色生成二氧化氮，反應的離子方程式為Fe²⁺+NO₂^-+2H+=Fe³⁺+NO↑+H₂O，
故答案為：Fe²⁺+NO₂^-+2H+=Fe³⁺+NO↑+H₂O；
（2）屑的主要成分是纖維素[（C₆H₁₀O₅）_n]，酸溶后得葡萄糖溶液，用葡萄糖還原硝酸得NO和NO₂，用NaOH吸收NO和NO₂，得到NaNO₂；HNO₃不穩(wěn)定，溫度過高發(fā)生分解，所以反應溫度不宜高于60℃，溶NaOH液呈堿性，可以用碳酸鈉溶液代替，
①根據(jù)上面的分析可知，A中有硝酸參加反應，硝酸受熱易分解，降低了原料利用率，所以反應溫度不宜高于60℃，
故答案為：免硝酸分解，降低原料利用率；
②不經過任何處理，按此過程進行，氫氧化鈉溶液吸收后的溶液中除OH^-外還有兩種陰離子，其中一種是NO₂^-，另一種為NO₃^-，根據(jù)反應C₆H₁₂O₆+12HNO₃═3HOOC-COOH+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O可知，得到的NO和NO₂的體積比為1：3，根據(jù)反應NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O可得反應NO+3NO₂+4NaOH═3NaNO₂+NaNO₃+2H₂O，所以溶液中NO₂^-與NO₃^-的物質的量之比為3：1，故答案為：3：1；
③NaOH溶液呈堿性，可以用碳酸鈉溶液代替，故選B；
（3）測定產品純度，利用KMnO₄氧化NO₂^-進行滴定計算NaNO₂的含量，反應過程中高錳酸鉀溶液的紫色會褪色，當達到滴定終點時，高錳酸鉀溶液的紫色就不會褪色，根據(jù)電子得失守恒可得關系式2KMnO₄～5NaNO₂，根據(jù)KMnO₄的物質的量，可求得NaNO₂的質量，進而確定產品中NaNO₂的純度，若滴定終點時俯視讀數(shù)，則讀取的KMnO₄溶液的體積偏小，所以計算出的NaNO₂的質量偏小，
①錐形瓶中發(fā)生反應為高錳酸鉀氧化亞硝酸鈉，反應的離子方程式為5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，
 故答案為：5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O；
②根據(jù)上面的分析可知，滴定至終點的現(xiàn)象為溶液由無色變紫紅色且半分鐘不褪色，
 故答案為：溶液由無色變紫紅色且半分鐘不褪色；
③KMnO₄的物質的量為cV×10^-3 mol，根據(jù)反應5NO₂^-+2MnO₄-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O可知，NaNO₂的物質的量為2.5cV×10^-3 mol，所以產品中NaNO₂的純度為 $\frac{2.5cV×10{\;}^{-3}mol×\frac{100mL}{20mL}×69g/mol}{ag}$×100%，
 故答案為：$\frac{2.5cV×10{\;}^{-3}mol×\frac{100mL}{20mL}×69g/mol}{ag}$×100%；
④滴定終點時俯視讀數(shù)，則讀取的KMnO₄溶液的體積偏小，所以計算出的NaNO₂的質量偏小，則測得的產品中NaNO₂的純度偏小，
故答案為：偏低．

點評 本題考查物質制備實驗方案設計與探究，為高頻考點，把握制備原理、實驗技能為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．