Question

亚硝酸钠(NaNO₂)外观酷似食盐且有咸味，是一种常用的发色剂和防腐剂，使用过量会使人中毒，国际上对食品中亚硝酸钠的用量控制在很低的水平上。某学习小组针对亚硝酸钠设计了如下实验：

（实验Ⅰ）制备NaNO₂

该小组查阅资料知：2NO＋Na₂O₂=2NaNO₂；2NO₂＋Na₂O₂=2NaNO₃。

制备装置如图所示(夹持装置略去)：

(1)装置D可将剩余的NO氧化成NO₃^－，发生反应的离子方程式为____________。

(2)如果没有B装置，C中发生的副反应有_____________、____________。

(3)甲同学检查完装置气密性良好后进行实验，发现制得的NaNO₂中混有较多的NaNO₃杂质。于是进行了适当的改进，改进后提高了NaNO₂的纯度，则其改进措施是________________________________。

（实验Ⅱ）测定制取的样品中NaNO₂的含量

步骤：

a．在5个有编号的带刻度试管(比色管)中分别加入不同量的NaNO₂溶液，各加入1 mL的M溶液(M遇NaNO₂呈紫红色，NaNO₂浓度越大颜色越深)，再加蒸馏水至总体积均为10 mL并振荡，制成标准色阶：

试管编号	①	②	③	④	⑤
NaNO2含量/(mg·L^－^1)	0	20	40	60	80

b．称量0.10 g制得的样品，溶于水配成500 mL溶液。取5 mL待测液，加入1 mL M溶液，再加蒸馏水至10 mL并振荡，与标准色阶比较。

(4)步骤b中比较结果是：待测液颜色与③标准色阶相同，则甲同学制得的样品中NaNO₂的质量分数是________。

(5)用目视比色法证明维生素C可以有效降低NaNO₂的含量。设计并完成下列实验报告。

实验方案	实验现象	实验结论
取5 mL待测液，加入______________，振荡，再加入1 mL M溶液，_______________，再振荡，与③标准色阶对比	_______________	维生素C可以有效降低NaNO2的含量

Answer

5NO＋3MnO4-＋4H＋=5NO3-＋3Mn2＋＋2H2O 2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑ 2NO＋O2=2NO2 2NO2＋Na2O2=2NaNO3 在A、B之间增加装有水的洗气瓶 40% 维生素C 加入蒸馏水至总体积为10 mL 紫红色比③标准色阶浅

【解析】

装置A是铜与稀硝酸发生生成NO，无水CaCl2的作用是干燥NO，装置C为NO与Na2O2反应，氮的氧化物有毒，对环境有危害，需要尾气处理，装置D的作用是吸收氮的氧化物；

(1)NO能被酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，NO被氧化成NO3－，MnO4－被还原成Mn2＋，书写出离子方程式；

(2)B装置作用是干燥NO，如果去掉B装置，NO中含有水蒸气，水蒸气能与Na2O2发生反应，据此分析；

(3)装置中含有氧气，产生NO能与O2反应生成NO2，根据信息，NO2能与Na2O2反应生成NaNO3，改进装置，除去氧气或将NO2转化成NO，据此分析；

(4)根据表中数据，与③标准色阶相同，此时溶液中NaNO2含量为40mg·L－1，然后计算质量分数即可；

(5) 操作需要与a步骤进行；

(1)酸性KMnO4溶液具有强氧化性，能将NO氧化为NO，反应的离子方程式为5NO＋3MnO4－＋4H＋===5NO3－＋3Mn2＋＋2H2O；

(2)铜和稀硝酸反应制得的NO中含有杂质水蒸气，去掉装置B，水蒸气与Na2O2反应：2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，NO与O2反应：2NO＋O2=2NO2，NO2与Na2O2反应：2NO2＋Na2O2=2NaNO3；

(3)制得的NaNO2中混有较多的NaNO3杂质，说明制得的NO中混有NO2，应在装置A、B之间增加装有水的洗气瓶，以除去杂质NO2；

(4)待测液颜色与③标准色阶相同，则甲同学制得的样品中NaNO2的质量是40 mg·L－1 ×0.01 L×＝40 mg＝0.04 g，故样品中NaNO2的质量分数＝×100%＝40%；

(5)取5 mL待测液，然后加入维生素C，再加入1 mL M溶液，最后加入蒸馏水至总体积为10 mL，若紫红色比③标准色阶浅，说明NaNO2的含量低，则可以证明维生素C可以有效降低NaNO2的含量。