Question

【題目】亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的消毒劑，可用ClO2為原料制取。某化學(xué)興趣小組同學(xué)展開對(duì)漂白劑亞氯酸鈉(NaClO2)的研究。

已知：飽和NaClO2溶液在溫度低于38 ℃時(shí)析出的晶體是NaClO2·3H2O，高于38 ℃時(shí)析出的晶體是NaClO2，高于60 ℃時(shí) NaClO2分解成NaClO3和NaCl。Ba(ClO2)2可溶于水。

利用圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(1)裝置①的作用是___________________，裝置③的作用是________________。

(2)裝置②中制備ClO2的化學(xué)方程式為___________________________；裝置④中反應(yīng)生成NaClO2的化學(xué)方程式為_____________________。

(3)從裝置④反應(yīng)后的溶液中獲得NaClO2晶體的操作步驟為：①減壓，55 ℃蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過濾；③__________________；④低于60 ℃干燥，得到成品。如果撤去④中的冷水浴，可能導(dǎo)致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是______________。

(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)所得NaClO2晶體是否含有雜質(zhì)Na2SO4，操作與現(xiàn)象是取少量晶體溶于蒸餾水，__________________________________________________________。

(5)為了測(cè)定NaClO2粗品的純度，取10.0 g上述初產(chǎn)品溶于水配成1 L溶液，取出10 mL溶液于錐形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，充分反應(yīng)后(NaClO2被還原為Cl-，雜質(zhì)不參加反應(yīng))，加入2~3滴淀粉溶液，用0.20 mol·L-1的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定，重復(fù)2次，平均消耗Na2S2O3溶液20.00 mL，計(jì)算得NaClO2粗品的純度為_____。(提示：2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)。

Answer 1

【答案】吸收多余的ClO2氣體，防止污染環(huán)境 防止倒吸(或作安全瓶等) 2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(濃)= 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O 2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2 用38~60 ℃的溫水洗滌 NaClO3和NaCl 滴加幾滴BaCl2溶液，若有白色沉淀出現(xiàn)，則含有Na2SO4，若無白色沉淀出現(xiàn)，則不含Na2SO4 （2分） 90.5%

【解析】

(1)裝置②中產(chǎn)生的ClO2，裝置①可以吸收未反應(yīng)的ClO2，防止逸出污染空氣；裝置③是安全瓶，可以防止倒吸；綜上所述，本題答案是：吸收多余的ClO2氣體，防止污染環(huán)境； 防止倒吸(或作安全瓶等) 。

(2)亞硫酸鈉具有還原性，氯酸鈉具有氧化性，在酸性環(huán)境下二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO2，化學(xué)方程式為：2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；在裝置④中ClO2得到電子被還原變?yōu)镹aClO2，H2O2失去電子，表現(xiàn)還原性，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2。綜上所述，本題答案是：2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2。

(3)從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，根據(jù)題給信息NaClO2飽和溶液在溫度低于38℃時(shí)析出的晶體是NaClO2·3H2O，高于38℃時(shí)析出的晶體是NaClO2，高于60℃時(shí)NaClO2分解成NaClO3和NaCl知，從裝置④反應(yīng)后的溶液獲得晶體NaClO2的操作步驟為:①減壓，55℃蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過濾；③用38℃~60℃的溫水洗滌；④低于60℃干燥，得到成品。如果撤去④中的冷水浴，由于溫度高，可能導(dǎo)致NaClO2分解成NaClO3和NaCl，所以產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是NaClO3和NaCl。綜上所述，本題答案是：用38~60 ℃的溫水洗滌；NaClO3和NaCl。

(4)檢驗(yàn)所得NaClO2晶體是否含有雜質(zhì)Na2SO4，取少量晶體溶于蒸餾水，滴加幾滴BaCl2溶液，若有白色沉淀出現(xiàn)，則含有Na2SO4，若無白色沉淀出現(xiàn)，則不含Na2SO4 ；綜上所述，本題答案是：滴加幾滴BaCl2溶液，若有白色沉淀出現(xiàn)，則含有Na2SO4，若無白色沉淀出現(xiàn)，則不含Na2SO4 。

(5) ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定，發(fā)生反應(yīng):2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI，可得反應(yīng)的關(guān)系式為: ClO2--2I2-4Na2S2O3，又n(Na2S2O3)=0.2 mol·L-1×0.02 L=0.004 mol，得n(ClO2-)=0.001 mol，所以1L溶液中含有:n(NaClO2)=0.001 mol×100=0.1mol，則10.0 g NaClO2粗品中含有:m(NaClO2)=0.1 mol×90.5 g·mol-1=9.05 g，則w(NaClO2)=9.05/10.0×100%=90.5%。綜上所述，本題答案是：90.5%。