Question

实验小组制备NaNO₂，并探究其性质。

I.制备NaNO₂

(1)A中发生反应的化学方程式是__________。

(2)B中选用漏斗替代长直导管的优点是________。

(3)为检验B中制得NaNO₂，甲进行以下实验：

序号	试管	操作	现象
①	2 mLB中溶液	加2 mL 0.1 mol/LKI溶液，滴加几滴淀粉溶液	不变蓝
②	2 mLB中溶液	滴加几滴H2SO4至pH=5，加2 mL 0.1 mol/LKI溶液，滴加几滴淀粉溶液	变蓝
③	2 mLH2O	滴加几滴H2SO4至pH=5，加2 mL 0.1 mol/LKI溶液，滴加几滴淀粉溶液	不变蓝

实验③的目的是________。

(4)乙认为上述3组实验无法证明B中一定含NaNO₂，还需补充实验，理由是_________。

II.探究NaNO₂的性质

装置	操作	现象
	取10 mL1 mol/LNaNO2溶液于试剂瓶中，加入几滴H2SO4酸化，再加入10 mL1 mol/LFeSO4溶液，迅速塞上橡胶塞，缓缓通入足量O2。	i.溶液迅速变为棕色； ii.溶液逐渐变浅，有无色气泡产生，溶液上方为浅红棕色。 iii.最终形成棕褐色溶液。

资料：i.[Fe(NO)]²⁺在溶液中呈棕色。

ii.HNO₂在溶液中不稳定，易分解产生NO和NO₂气体。

(5)溶液迅速变为棕色的原因是_________。

(6)已知棕色溶液变浅是由于生成了Fe³⁺，反应的离子方程式是_________。

(7)最终棕褐色溶液的成分是Fe(OH)_x(SO₄)_y，测得装置中混合溶液体积为20 mL，设计如下实验测定其组成。

资料：充分反应后，Fe²⁺全部转化为Fe(OH)_x(SO₄)_y。

Fe(OH)_x(SO₄)_y中x=_______(用含V₁、V₂的代数式表示)。

Answer

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 防止倒吸（或增大反应物的接触面积） 证明当溶液中c(I-)和c(H+)相同时，空气中O2不会氧化I- NO2可能与H2O、NaOH反应生成NaNO3，酸性条件下NO3-可能也会氧化I- 酸性条件下，NO2-+H+HNO2，HNO2分解产生NO与溶液中Fe2+结合形成[Fe(NO)]2+，因此溶液呈棕色 4[Fe(NO)]2++O2+4H+=4Fe3++4NO+2H2O

【解析】

I.Cu与稀硝酸反应产生Cu(NO3)2、NO、H2O，NO与O2反应产生NO2，NO、NO2被水吸收得到NaNO2和水，为防止倒吸现象，在导气管末端安装了一个倒扣的漏斗，NaNO2在酸性条件下可以将KI氧化为I2而使淀粉溶液变为蓝色，据此检验NaNO2的存在，若气体中NO2过量，与碱反应产生NaNO3，在酸性条件下NO3-也可以氧化I-为I2而会产生干扰；

II.(5)根据[Fe(NO)]2+在溶液中呈棕色分析溶液颜色变化；

(6) [Fe(NO)]2+具有还原性，会被氧气氧化产生Fe3+使溶液颜色变浅；

(7)根据Fe(OH)x(SO4)y与H+反应的物质的量的比是1：x计算。

(1)A中Cu与稀硝酸反应产生Cu(NO3)2、NO、H2O，根据电子守恒、原子守恒，可得发生反应的化学方程式是3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；

(2)B中选用漏斗替代长直导管的优点是：扩大了气体与NaOH的接触面积，是反应快速发生，同时又可防止由于气体溶解而产生的倒吸现象的发生；

(3)实验③和实验②比较，溶液中c(I-)和c(H+)相同时，前者溶液变为蓝色，后者不变蓝色，证明空气中O2不会氧化I-的目的；

(4)在装置A中反应产生NO，有一部分NO与通入的O2反应产生NO2，若通入NaOH溶液中NO、NO2的物质的量相等，就会发生反应：NO+NO2+2NaOH=NaNO2+H2O，若NO2的物质的量比NO，还会发生反应：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，这样得到的溶液中含有NaNO3，酸性条件下NO3-可能也会氧化I-产生I2而产生干扰，因此需要补做实验；

(5)NaNO2与稀硫酸反应产生HNO2，离子方程式为：NO2-+H+HNO2，HNO2不稳定，分解产生NO，NO与FeSO4溶液中的Fe2+结合形成[Fe(NO)]2+，使溶液呈棕色；

(6)[Fe(NO)]2+具有还原性，会被溶解在酸性溶液中O2氧化产生Fe3+，同时得到NO，导致溶液逐渐变浅，有无色气泡产生，在溶液上方变为浅红棕色气体；

(7)根据反应H++OH-=H2O可知Fe(OH)x(SO4)y与H+反应的物质的量的比是1：x，10 mL1 mol/LFeSO4溶液中含有Fe2+的物质的量是n(Fe2+)=c·V=1 mol/L×0.01 L=0.01 mol，最后Fe2+全部转化为Fe(OH)x(SO4)y，溶液体积为20 mL则在3 mL溶液中含有Fe(OH)x(SO4)y的物质的量n[Fe(OH)x(SO4)y]=×0.01 mol=1.5×10-3 mol，其反应消耗H+的物质的量为1.5x×10-3 mol=0.1 mol/L×(V1-V2) ×10-3 L=(V1-V2) ×10-4 mol，解得x=。