Question

亚硝酸(HNO₂)是一元弱酸，不稳定，只能存在于较低温度的稀溶液中。室温时，亚硝酸(HNO₂)的电离平衡常数K_a=5.1×10^-4，H₂CO₃的电离平衡常数K_a1=4.2×10^-7、K_a2=5.61×10^-11。亚硝酸及其盐在实验和工业生产中有重要应用。请回答：

(1)在酸性条件下，NaNO₂与KI按物质的量1︰1恰好完全反应，I^－被氧化为I₂，写出该反应的离子方程式________________。

(2)NaNO₂溶液呈_____性(填“酸”“碱”或“中”)，原因是________(用离子方程式表示)。要得到稳定HNO₂溶液，可以往冷冻的浓NaNO₂溶液中加入或通入某种物质，下列物质不适合使用______(填序号)。

a.稀H₂SO₄                b.CO₂                c.SO₂

(3)若用电解法将废水中NO₂^－转换为N₂除去，N₂将在__________(填电极名称)生成。

(4)向含1 mol Na₂CO₃的溶液中加入1 mol HNO₂后，c(CO₃^2-)、c(HCO₃^-)、c(NO₂^－)由大到小的顺序为________________。

(5)25℃时，用0.100mol•L^-1NaOH溶液滴定20.0mL某浓度的HNO₂溶液，溶液的pH与NaOH溶液体积(V)的关系如图所示，(在该条件下HNO₂不分解)

已知：M点对应溶液中，c(OH^－)=c(H⁺)+c(HNO₂)。则：

①原溶液中c(HNO₂)为_________。

②下列关于N点对应溶液的说法正确的是______(填选项字母)。

A.溶质只有NaNO₂

B.水电离出来的c(H⁺)=1×10^-7 mol•L^-1

C.溶液中：c(Na⁺)＜c(OH^-)

D.溶液中离子浓度：c(Na⁺)= c(NO₂^-)

Answer

4H+ + 2NO2－+ 2I－=I2 + 2NO↑+ 2H2O 碱 NO2－+H2O⇌OH－+ HNO2 bc 阴极 c(NO2－)> c(HCO3-) > c(CO32-) 0.110mol/L BD

【解析】

(1)根据氧化还原反应中得失电子守恒判断含N产物，进而书写离子方程式；

(2)根据复分解反应中强酸制弱酸的原理以及氧化还原反应的原理判断；

(3)电解池中，阴极发生得电子的还原反应，阳极发生失电子的氧化反应；

(4)首先判断二者反应的产物，再结合越弱越水解的原理分析；

(5)①根据M点对应溶液中，c(OH－)=c(H+)+c(HNO2)，判断M点恰好生成NaNO2，据此计算c(HNO2)；

②N点溶液显中性，NaOH不足，HNO2有剩余，溶质为NaNO2、HNO2，据此分析解答。

(1)I－被氧化为I2时，1mol I－失电子1mol，NaNO2中N元素化合价是+3价，由于在酸性条件下，NaNO2与KI按物质的量1︰1恰好完全反应，由得失电子守恒可知1molNaNO2得电子1mol，则N元素化合价应降低为+2价，则产物中含氮的物质为NO，配平该离子方程式为4H+ + 2NO2－+ 2I－=I2 + 2NO↑+ 2H2O；故答案为：4H+ + 2NO2－+ 2I－=I2 +2NO↑+2H2O；

(2)NaNO2为强碱弱酸盐，NO2－发生水解NO2－+H2O⇌OH－+ HNO2，使溶液呈碱性；已知室温时，亚硝酸(HNO2)的电离平衡常数Ka=5.1×10-4，H2CO3的电离平衡常数Ka1=4.2×10-7，则酸性：HNO2＞H2CO3，根据强酸制弱酸的原理可知，NaNO2、二氧化碳、水不能反应生成HNO2；由(1)知在酸性条件下，NaNO2能将I－氧化为I2，则浓NaNO2溶液中通入二氧化硫时，NaNO2能将二氧化硫氧化，则无法得到HNO2；加入稀H2SO4，发生复分解反应生成HNO2；故答案为：碱；NO2－+H2O⇌OH－+ HNO2；bc；

(3)用电解法将废水中NO2－转换为N2除去，N元素化合价降低，得电子，根据电解池的原理，阴极发生得电子的还原反应，则N2将在阴极生成；故答案为：阴极；

(4)酸性：HNO2＞H2CO3，则向含1 mol Na2CO3的溶液中加入1 mol HNO2，发生反应：Na2CO3+ HNO2=NaHCO3+ NaNO2，则溶质变为1mol NaHCO3和1molNaNO2，由于酸性：HNO2＞H2CO3，根据越弱越水解原理知，NO2－的水解程度比HCO3－的水解程度小，且弱离子的水解是微弱的，HCO3－的电离是微弱的，则c(CO32-)、c(HCO3-)、c(NO2－)由大到小的顺序为c(NO2－)>c(HCO3－) > c(CO32－)；故答案为：c(NO2－)>c(HCO3－) > c(CO32－)；

(5)①已知：M点对应溶液中，c(OH－)=c(H+)+c(HNO2)，则M点恰好生成NaNO2，由此可知，22mL 0.100mol•L-1NaOH与20.0mL HNO2溶液恰好反应，则可得c(NaOH)V(NaOH)=c(HNO2)V(HNO2)，0.022L×0.100mol•L-1=0.020Lc(HNO2)，解得c(HNO2)=0.110mol/L；故答案为：0.110mol/L；

②N点溶液显中性，NaOH不足，HNO2有剩余，溶质为NaNO2、HNO2，

A. 溶质为NaNO2、HNO2，A项错误；

B. N点溶液显中性，水电离出来的c(H+)=1×10-7 mol•L-1，B项正确；

C. N点溶液显中性，溶质为NaNO2、HNO2，c(Na+)远大于c(OH-)，C项错误；

D. N点溶液显中性，由电荷守恒：c(Na+)＋c(H+)= c(NO2-)＋c(OH－)，可知c(Na+)= c(NO2-)，D项正确；故答案为：BD。