Question

I. 为比较Cl₂、Fe³⁺、SO₂的氧化性，用下图所示装置进行实验，其过程如下：

①.打开弹簧夹K₁～K₄，通入一段时间N₂，再将T型导管插入B中，继续通入N₂，然后关闭K₁、K₃、K₄。

②.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。

③.当B中的溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K₂。

④.打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。

⑤.打开弹簧夹K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K₃。

⑥.更新试管D，重复过程④，检验B溶液中的离子。

（1）棉花中浸润的溶液为__________。

（2）当A中足量固体加入36.5%密度为1.2g/mL盐酸100mL时，其反应转移的电子数目为______。

（3）过程⑥中检验B溶液中是否含有硫酸根离子的操作是___________。

（4）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果一定能够证明氧化性的是____同学，其氧化性顺序为____________。

	过程④ B溶液中含有的离子	过程⑥ B溶液 中含有的离子
甲	有Fe^3+无Fe^2+	有SO4^2－
乙	既有Fe^3+又有Fe^2+	有SO4^2－
丙	有Fe^3+无Fe^2+	有Fe^2+

II. NaNO₂是重要的防腐剂，+3价的氮易发生氧化反应且在酸性环境中不稳定。其5mol/L水溶液pH为9。某化学兴趣小组设计如下图所示装置制备亚硝酸钠。其操作是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。回答下列问题：

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

（2）检验C中产物有亚硝酸钠的操作是_______，相应反应方程式为___________。

（3）经检验C中产物亚硝酸钠含量较少。a. 甲同学认为C中产物不仅有亚硝酸钠，还有其他杂质。为排除干扰，甲在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂是_______（写名称）。b. 乙同学认为除上述干扰因素外，还会有氧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___。

（4）由题给条件计算HNO₂的K_a数值为______________。

Answer

NaOH溶液 小于0.6NA 加入盐酸酸化的氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀产生，如有，则说明含有硫酸根离子，反之，则不含 乙、丙 Cl2＞Fe3+＞SO2 溶液变蓝，铜片溶解，导管口有无色气体冒出 除去未反应的NO，防止污染空气 方法I：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C中产物是亚硝酸钠 3NO2－+2H+=NO3－+2NO↑+H2O

方法II：将生成物置于试管中，加入酸性KMnO4溶液，若溶液紫色褪去，则C中产物是亚硝酸钠 5NO2－+2MnO4－+6H+=5NO3－+2Mn2++3H2O 碱石灰 打开弹簧夹，通入N2一段时间 5×10－4

【解析】I. （1）氯气有毒，棉花中浸润NaOH溶液，可以吸收氯气，防止污染，故答案为：NaOH溶液；

（2）A中的反应为MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O；36.5%密度为1.2g/ml盐酸100ml中含有氯化氢的物质的量为×0.1=1.2mol，反应一定时间后，变成稀盐酸，反应不再进行，因此转移的电子数少于0.6NA，故答案为：少于0.6NA；

（3）过程⑥中溶液显酸性，检验硫酸根离子应选择稀盐酸和氯化钡溶液，操作为加入盐酸酸化的氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀产生，如有，则说明含有硫酸根离子，反之，则不含，故答案为：加入盐酸酸化的氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀产生，如有，则说明含有硫酸根离子，反之，则不含；

（4）甲中第一次有Fe3+，无Fe2+，则氯气的氧化性大于铁离子，第二次有硫酸根离子，可能是过量的氯气将二氧化硫氧化，无法证明二氧化硫是被铁离子氧化；乙中第一次，说明氯气不足，氯气氧化性大于铁离子，第二次有硫酸根离子，说明发生二氧化硫与铁离子的反应，则氧化性铁离子大于二氧化硫；丙中第一次有Fe3+，无Fe2+，则氯气的氧化性大于铁离子，第二次有亚铁离子，说明发生二氧化硫与铁离子的反应，则氧化性铁离子大于二氧化硫；氧化性顺序为Cl2＞Fe3+＞SO2，故答案为：乙、丙；Cl2＞Fe3+＞SO2。

II. A装置中C和浓硝酸发生氧化还原反应生成NO2，反应方程式为C+4HNO3（浓）=CO2↑+4NO2↑+2H2O，NO2通入B中和水发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，Cu和稀硝酸发生反应3Cu+8HNO3=3CuNO3+2NO↑+4H2O，C中发生反应 2NO+Na2O2=2NaNO2，剩余的NO被酸性高锰酸钾溶液氧化生成硝酸。

（1）根据上述分析，B中观察的主要现象是溶液变蓝，铜片溶解，导管口有无色气体冒出；NO有毒不能直接排空，NO和酸性高锰酸钾溶液反应生成硝酸根离子和锰离子，D装置的作用是除去NO，防止污染空气，故答案为：溶液变蓝，铜片溶解，导管口有无色气体冒出；除去未反应的NO，防止污染空气；

（2）亚硝酸钠能和稀硫酸反应生成无色气体NO，NO不稳定易被氧气氧化生成红棕色气体二氧化氮，该实验现象说明含有亚硝酸钠，相关的反应方程式为3NO2－+2H+=NO3－+2NO↑+H2O，故答案为：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C中产物是亚硝酸钠；3NO2－+2H+=NO3－+2NO↑+H2O；

（3）从B装置中出来的气体中含有NO、二氧化碳和水蒸气，这几种物质都能和过氧化钠反应，要使C中只有NO和过氧化钠反应，则BC装置间的E装置应该能吸收水蒸气和二氧化碳，使用的药品是碱石灰；要排除空气防止发生反应，应该先通入一段时间的氮气，故答案为：打开弹簧夹，通入N2一段时间，故答案为：碱石灰；打开弹簧夹，通入N2一段时间；

（4）5mol/L NaNO2溶液的pH为9，Kh===×10-10=×=， Ka==5×10－4，故答案为：5×10－4；

点睛：本题考查性质实验方案的设计及氧化还原反应，明确装置的作用及发生的反应是解答的关键，注意氧化性的比较是解答的难点。本题的第二个难点是亚硝酸的电离平衡常数的计算，要熟记Kh=。