Question

亞硝酸鈉是重要的防腐劑．某化學興趣小組以碳和濃硝酸為起始原料，設計如下裝置利用一氧化氮與過氧化鈉反應制備亞硝酸鈉．（夾持裝置和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗）

查閱資料：①HNO₂為弱酸，室溫下存在反應3HNO₂=HNO₃+2NO↑+H₂O；
②在酸性溶液中，NO₂^-可將MnO₄^-還原為Mn²⁺且無氣體生成．
③NO不與堿反應，可被酸性KMnO₄溶液氧化為硝酸
實驗操作：
①關閉彈簧夾，打開A中分液漏斗活塞，滴加一定量濃硝酸，加熱；
②一段時間后停止加熱；
③從C中取少量固體，檢驗是否是亞硝酸鈉．
（1）A中反應的化學方程式是

 

．
（2）B中觀察的主要現象是

 

，D裝置的作用是

 

．
（3）檢驗C中產物有亞硝酸鈉的操作是

 

．
（4）經檢驗C產物中亞硝酸鈉含量較少．
a．甲同學認為C中產物不僅有亞硝酸鈉，還有碳酸鈉和氫氧化鈉．生成碳酸鈉的化學方程式是

 

．為排除干擾甲在B、C裝置間增加裝置E，E中盛放的試劑應是

 

（寫名稱）．
b．乙同學認為除上述干擾因素外，還會有空氣參與反應導致產品不純，所以在實驗操作①前應增加一步操作，該操作是

 

．
（5）實驗經改進后可制得較純亞硝酸鈉，下列關于亞硝酸鈉的說法正確的是

 

．
a．亞硝酸鈉有咸味，可代替食鹽食用
b．常溫下，0.1mol/L亞硝酸溶液pH＞1
c.0.1mol/L亞硝酸鈉溶液中存在：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（NO₂^-）+c（OH^-）
d.0.1mol/L亞硝酸鈉溶液中存在：c（NO₂^-）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）

Answer 1

分析：（1）裝置A中是濃硝酸和碳加熱發生的反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，依據氧化還原反應電子守恒和 原子守恒配平；
（2）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C中的過氧化鈉吸收一氧化氮、二氧化碳，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；
（3）依據亞硝酸鈉具有氧化性或還原性，選擇還原劑或氧化劑發生的反應現象證明產物中是否是亞硝酸鈉；
（4）a、生成碳酸鈉的反應是二氧化碳和過氧化鈉發生的反應，生成碳酸鈉和氧氣；
b、為避免裝置中的空氣導致產品不純，需要打開彈簧夾通入氮氣排凈裝置中的空氣；
（5）依據亞硝酸鈉的性質分析，亞硝酸鈉是強堿弱酸鹽；
a、亞硝酸鈉為白色至淡黃色粉末或顆粒狀，味微咸，易溶于水，外觀及滋味都與食鹽相似，并在工業、建筑業中廣為使用，肉類制品中也允許作為發色劑限量使用，由亞硝酸鹽引起食物中毒的機率較高；
b、0.1mol/L亞硝酸溶液中亞硝酸存在電離平衡是弱酸；
c、依據溶液中電荷守恒分析判斷；
d、依據亞硝酸根離子水解顯堿性分析離子濃度大小．

解答：解：（1）裝置A中是濃硝酸和碳加熱發反應，反應生成二氧化氮和二氧化碳和水，反應的化學方程式為C+4HNO₃（濃）

△   .

CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O，
故答案為：C+4HNO₃（濃）

△   .

CO₂↑+4NO₂↑+2H₂O；
（2）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，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，硝酸和銅反應生成硝酸銅，一氧化氮和水，所以反應現象為溶液變藍，銅片溶解，導管口有無色氣體冒出；通過裝置C中的過氧化鈉吸收一氧化氮、二氧化碳，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，
故答案為：溶液變藍，銅片溶解，導管口有無色氣體冒出；除去未反應的NO，防止污染空氣；
（3）檢驗亞硝酸鈉的實驗設計為將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產生無色氣體并在液面上方變為紅棕色，則D中產物是亞硝酸鈉．反應的離子方程式是3NO₂^-+2H⁺=NO₃^-+2NO↑+H₂O，
或將生成物置于試管中，加入酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，則D中產物是亞硝酸鈉，反應的離子方程式是5NO₂^-+2MnO₄^-+6H⁺=5NO₃^-+2Mn²⁺+3H₂O，
故答案為：將生成物置于試管中，加入稀硫酸，若產生無色氣體并在液面上方變為紅棕色，則D中產物是亞硝酸鈉；
（4）a、生成碳酸鈉的反應是二氧化碳和過氧化鈉發生的反應，反應的化學方程式為：2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂，通過裝置C中的過氧化鈉吸收一氧化氮、二氧化碳，一氧化氮是污染性氣體，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；為排除干擾在B、C裝置間增加裝置E，E中盛放的試劑應堿石灰，用來吸收二氧化碳；
故答案為：2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂，堿石灰；
b．為避免裝置中的空氣導致產品不純，需要打開彈簧夾通入氮氣排凈裝置中的空氣，故答案為：打開彈簧夾，通入N₂一段時間；
（5）a、亞硝酸鈉為白色至淡黃色粉末或顆粒狀，味微咸，易溶于水，外觀及滋味都與食鹽相似，并在工業、建筑業中廣為使用，肉類制品中也允許作為發色劑限量使用，由亞硝酸鹽引起食物中毒的機率較高，所以不能用來代替食鹽食用，故a錯誤；
b、0.1mol/L亞硝酸溶液中亞硝酸是弱酸存在電離平衡，所以常溫下，0.1mol/L亞硝酸溶液pH＞1，故b正確；
c、依據溶液中電荷守恒分析，.1mol/L亞硝酸鈉溶液中存在：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（NO₂^-）+c（OH^-），故c正確；
d、依據亞硝酸根離子水解顯堿性分析離子濃度大小，0.1mol/L亞硝酸鈉溶液中存在：c（Na⁺）＞c（NO₂^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故d錯誤；
故答案為：bc．

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，注意實驗過程中的反應現象分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．