Question

亚硝酸钠是重要的防腐剂。某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料，设计如下装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠。（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验）

查阅资料：①HNO₂为弱酸，室温下存在反应3HNO₂＝HNO₃＋2NO↑＋H₂O；

②在酸性溶液中，NO₂^－可将MnO₄^－还原为Mn^2＋且无气体生成。

③NO不与碱反应，可被酸性KMnO₄溶液氧化为硝酸

实验操作：①关闭弹簧夹，打开A中分液漏斗活塞，滴加一定量浓硝酸，加热；

②一段时间后停止加热；

③从C中取少量固体，检验是否是亚硝酸钠。

（1）A中反应的化学方程式是          。

（2）B中观察的主要现象是          ，D装置的作用是          。

（3）检验C中产物有亚硝酸钠的操作是          。

（4）经检验C产物中亚硝酸钠含量较少。

a．甲同学认为C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠。

生成碳酸钠的化学方程式是          。为排除干扰甲在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应是          （写名称）。

b．乙同学认为除上述干扰因素外，还会有空气参与反应导致产品不纯，所以在实验操作①前应增加一步操作，该操作是          。

（5）实验经改进后可制得较纯亚硝酸钠，下列说法正确的是          。

a．亚硝酸钠有咸味，可代替食盐食用

b．常温下，0.1mol/L亚硝酸溶液pH>1

c．已知亚硝酸电离平衡常数为K_a；亚硝酸根水解常数为K_h；水的离子积为K_w；则三者关系为：K_a·K_h＝K_w

d．0.1mol/L亚硝酸钠溶液中存在：c(NO₂^-)>c(Na⁺)>c(OH^-)>c(H⁺)

Answer

（1）C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O；（2）溶液变蓝，铜片溶解，无色气体冒出；除去未反应的NO，防止污染空气（3）将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠。（反应的离子方程式是3NO2－＋2H＋＝NO3－＋2NO↑＋H2O）或者：将生成物置于试管中，加入酸性KMnO4溶液，若无气泡产生，溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠，（反应的离子方程式是5NO2－＋2MnO4－＋6H＋＝5NO3－＋2Mn2＋＋3H2O）a．2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2，碱石灰（1分）b．打开弹簧夹，通入N2一段时间（5）bc

【解析】

试题分析：（1）装置A中是浓硝酸和碳加热发生的反应，反应生成二氧化氮、二氧化碳和水，反应方程式为C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O；

（2）生成的NO2溶于水生成硝酸，硝酸与铜反应，则B中观察的主要现象是溶液变蓝，铜片溶解，无色气体冒出；实验中的尾气NO，会污染空气，所以D装置的作用是除去未反应的NO，防止污染空气；

（3）检验亚硝酸钠的实验设计为将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠，或将生成物置于试管中，加入酸性KMnO4溶液，若无气泡产生，溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠；

（4）a、产生的CO2能与过氧化钠反应生成碳酸钠，方程式为2CO2+2Na2O2＝2Na2CO3+O2。为排除干扰在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应碱石灰，用来吸收二氧化碳；

b、为避免装置中的空气导致产品不纯，需要打开弹簧夹通入氮气排净装置中的空气；

（5）a．亚硝酸有毒不可代替食盐食用，a错误；B．亚硝酸是弱酸，0.1mol/L亚硝酸溶液pH>1，b正确；C．已知亚硝酸电离平衡常数为Ka；亚硝酸根水解常数为Kh；水的离子积为Kw；则三者关系为：Ka·Kh＝Kw，c正确；D．亚硝酸钠是强碱弱酸盐，0.1mol/L亚硝酸钠溶液中存在：c(Na+)>c(NO2-)>c(OH-)>c(H+)，d错误，答案选bc。

【考点定位】考查物质制备实验方案的设计和信息判断，物质性质的理解应用

【名师点晴】转化为相关物质的性质和实验原理是解答的关键，注意掌握综合实验设计题的解题思路：（1）巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景(或题首所给实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。（2）想过程，理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。（3）看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。（4）细分析，得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。