Question

13．亚硝酸钠（NaNO₂）外观酷似食盐且有咸味，是一种常用的发色剂和防腐剂，但使用过量会使人中毒．某学习小组针对亚硝酸钠设计了如下实验：
[实验一]制取NaNO₂
该小组先查阅资料知：①2NO+Na₂O₂→2NaNO₂；2NO₂+Na₂O₂→2NaNO₃；②NO能被酸性高锰酸钾氧化为NO₃^-，然后设计制取装置如图（夹持装置略去）：
（1）装置D的作用是吸收多余的NO；如果没有B装置，C中发生的副反应有2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、2NO+O₂=NO₂．
（2）就算在装置气密性良好的情况下进行实验，该小组发现制得的NaNO₂的纯度也不高，可能的原因是由于获得NO的过程中会产生其他氮氧化物；设计一种提高NaNO₂纯度的改进措施在A、B之间增加装有水的洗气瓶．
[实验二]测定NaNO₂样品（含NaNO₃杂质）的纯度
先查阅资料知：①5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺→5NO₃^-+3Mn²⁺+3H₂O；②MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺→Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O 然后，设计如下方案测定样品的纯度．
样品→溶液A$\stackrel{酸性KMnO_{4}溶液}{→}$溶液B$→_{标准溶液}^{（NH_{4}）_{2}Fe（SO_{4}）_{2}}$数据处理
（3）取样品2.3g经溶解后得到溶液A 100mL，准确量取10.00mL A与24.00mL 0.0500mol/L的酸性高锰酸钾溶液在锥形瓶中充分反应．反应后的溶液用0.1000mol/L （NH₄）₂Fe（SO₄）₂标准溶液滴定至紫色刚好褪去；重复上述实验3次，平均消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液10.00mL，则样品中NaNO₂的纯度为75%．
（4）通过上述实验测得样品中NaNO₂的纯度偏高，该小组讨论的原因错误的是bc．（填字母编号）
a．滴定至溶液紫色刚好褪去，立即停止滴定
b．加入A与KMnO₄溶液前的锥形瓶未经干燥
c．实验中使用的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液暴露在空气中的时间过长．

Answer 1

分析 （1）装置D可将剩余的NO氧化成N0₃，金属铜和稀硝酸制得的一氧化氮中含有水，会和过氧化钠发生反应产生氧气，氧气极易把一氧化氮氧化；
（2）硝酸具有挥发性，会干扰实验结果，据此回答分析；
（3）根据5（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂～MnO₄^-，消耗n（KMnO₄）=0.1mol/L×0.01L=0.001mol，根据 2MnO₄^-～5NO₂^-，计算样品中NaN0₂的纯度；
（4）a．滴定至溶液紫色刚刚好褪去，消耗的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂偏小，导致的量结果偏高；
b．加入A与KMn0₄溶液前锥形瓶未经干燥，对测量结果无影响；
c．实验中使用的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液暴露在空气中时间过长，部分（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂被氧化，消耗的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂偏大，导致的量结果偏低．

解答 解：（1）高锰酸钾具有氧化性，能将一氧化氮氧化，反应的实质是：5NO+3MnO₄^-+4H⁺=5NO₃^-+3Mn²⁺+2H₂O，装置D可将剩余的NO氧化成N0₃，吸收多余的NO，如果没有B装置，C中发生的副反应有，金属铜和稀硝酸制得的一氧化氮中含有水，水会和过氧化钠发生反应产生氧气，2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，生成的氧气极易把一氧化氮氧化为二氧化氮，即2NO+O₂=NO₂，
故答案为：吸收多余的NO；2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑、2NO+O₂=NO₂；
（2）由于获得一氧化氮所用的硝酸具有挥发性，获得NO的过程中会产生其他氮氧化物，这样会干扰实验结果，可以在A、B之间增加装有水的洗气瓶，减小实验误差；
故答案为：由于获得NO的过程中会产生其他氮氧化物；在A、B之间增加装有水的洗气瓶；
（3）根据5（NH₄）₂ Fe（S0₄）₂～MnO₄^-，消耗n（KMn0₄）=0.1mol/L×0.01L=0.001mol，
                       2MnO₄^-～5NO₂^-，
                         2      5
0.05mol/L×0.024L-0.001mol      x，
x=0.0005mol，100mL中n（NaN0₂）=0.0005mol×$\frac{100ml}{10ml}$=0.005mol，
则样品中NaN0₂的纯度为$\frac{0.005mol×69g/mol}{2.3g}$×100%=75%，
故答案为：75%；
（4）a．滴定至溶液紫色刚刚好褪去，消耗的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂偏小，导致的量结果偏高，故a不符合；
b．加入A与KMn0₄溶液前锥形瓶未经干燥，对测量结果无影响，故b符合；
c．实验中使用的（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液暴露在空气中时间过长，部分（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂被氧化，消耗的（NH₄）₂ Fe（SO₄）₂偏大，导致的量结果偏低，故c符合；
故答案为：bc．

点评 本题是一道实验方案的设计和探究题，考查学生分析和解决问题的能力，主要是物质性质和化学反应定量关系的计算分析，综合性强，难度大．