Question

【題目】亞硝酸鈉(NaNO2)是一種重要的化工原料，常用作食品添加劑，使用時必須嚴格控制其用量。某化學科研小組同學擬在實驗室中利用下列流程和實驗裝置制備亞硝酸鈉：

已知：①木屑的水解：(C6H10O5)n（纖維素）+nH2OnC6H12O6（葡萄糖）

②氧化過程中控制反應溫度在35~60 ℃，主要發(fā)生反應：C6H12O6+12HNO33HOOC—COOH+9NO2↑+3NO↑+9H2O

③NaOH溶液吸收NO和NO2發(fā)生反應：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O

請完成下列問題：

（1）木屑的主要成分是纖維素，結合信息①，檢驗纖維素已水解所需的化學試劑為______________。

（2）氧化過程中控制溫度在35~60 ℃的原因是________________________；A裝置中冷凝管應該從_________（填“a”或“b”）口進冷卻水。

（3）使用B裝置吸收氣體的目的是__________________；下列裝置可以代替B裝置的是______（填裝置編號）。

（4）實驗過程中在A裝置的三頸燒瓶中觀察到的現象是______________________。

（5）測定產品純度：

a.準確稱量a g產品配制100.00 mL溶液；

b.移取20.00 mL所配溶液置于錐形瓶中；

c.用c mol·L1的酸性KMnO4溶液滴定至終點；

d.重復實驗3次，消耗酸性KMnO4溶液的平均體積為V mL。

①滴定過程中反應的離子方程式為__________________________；盛放酸性KMnO4溶液應選用_______滴定管（填“酸式”或“堿式”）；若在滴定操作中發(fā)現溶液呈紫紅色立即記下所消耗KMnO4溶液的體積，但很快發(fā)現溶液又變成無色，則測量結果______（填“偏大”“偏小”或“無影響”。）

②產品中NaNO2的純度為____________。

Answer 1

【答案】NaOH溶液、新制Cu(OH)2（或NaOH溶液、銀氨溶液） 防止硝酸受熱分解 a 防止倒吸 Ⅱ、Ⅳ 溶液中有氣泡冒出，在液面上方變成紅棕色 5+2+6H+2Mn2++5+3H2O 酸式 偏小 （或%）

【解析】

木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，
（1）酸溶過程中，硫酸的作用是催化劑；檢驗水解產物需要堿性環(huán)境；

（2）硝酸易分解；結合冷凝管的冷凝作用分析；
（3）NaOH溶液呈堿性，結合防止倒吸的操作分析；

（4）二氧化氮為紅棕色，結合實驗過程與現象分析；
（5）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，根據電子得失守恒可得關系式2KMnO4～5NaNO2，根據KMnO4的物質的量，可求得NaNO2的質量，進而確定產品中NaNO2的純度。

（1）在纖維素的水解過程中硫酸做催化劑，要檢驗水解生成的葡萄糖，需先加NaOH溶液中和至堿性，再加入新制Cu(OH)2或銀氨溶液。

（2）在用65%硝酸做氧化劑時，控溫35~60 ℃的目的是防止硝酸的分解；冷凝管中冷卻水應該遵循逆流原理，必須從下口，即a口進入冷卻水。

（3）用倒扣漏斗吸收NO2和NO，是為了防止倒吸。裝置Ⅰ不能防止倒吸；裝置Ⅱ可以防止倒吸；裝置Ⅲ中導管口通入NaOH溶液中，不能防止倒吸，應將苯換成CCl4，CCl4在下層，NaOH溶液在上層；裝置Ⅳ可以防止倒吸，故Ⅱ和Ⅳ可代替B裝置。

（4）在濃硝酸氧化葡萄糖的過程中有NO2和NO放出，因而可在溶液中看到有氣泡冒出，在液面上方觀察到紅棕色。

（5）①用酸性KMnO4溶液滴定NaNO2發(fā)生氧化還原反應，根據得失電子相等和原子守恒可得離子方程式：5+2+6H+2Mn2++5+3H2O。酸性KMnO4溶液具有強氧化性，應盛放在酸式滴定管中；在未到達終點時，滴入紫紅色KMnO4溶液立即褪色，若觀察溶液呈紫紅色，一會又褪色，說明酸性KMnO4滴加量不足，造成計算結果偏小。

②根據反應離子方程式得：n()=n()=×cV×103mol，則m(NaNO2)=69 g·mol1×

mol=g，故樣品的純度ω(NaNO2)=5×g÷a g×100%=×

100%=%。