Question

8．某化學興趣小組同學展開對漂白劑亞氯酸鈉（NaClO₂）的研究．
實驗Ⅰ：制取NaClO₂晶體
已知：NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出晶體的
是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．
利用如圖所示裝置進行實驗．
K₁K₂濃硫酸NaOH和H₂O₂混合溶液冷水浴NaOH溶液NaOH溶液NaClO₃和Na₂SO₃固體①②③④⑤
（1）裝置①的作用是吸收多余的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境裝置③的作用是防止污染環(huán)境；防止倒吸．
（2）裝置②中產(chǎn)生ClO₂的化學方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O．裝置④中產(chǎn)生NaClO₂的化學方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．
（3）從裝置④反應后的溶液獲得晶體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℃熱水洗滌；④低于60℃干燥，得到成品．
實驗Ⅱ：測定某亞氯酸鈉樣品的純度．
設計如下實驗方案，并進行實驗：
①準確稱取所得亞氯酸鈉樣品m g于燒杯中，加入適量蒸餾水和過量的碘化鉀晶體，再滴入適量的稀硫酸，充分反應（已知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-）．將所得混合液配成100mL待測溶液．
②移取25.00mL待測溶液于錐形瓶中，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃標準液滴定，至滴定終點．重復2次，測得消耗標準溶液的體積的平均值為V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．
（4）滴定中使用的指示劑是淀粉溶液．
（5）樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{9.05cV}{m}$%（用含m、c、V的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 裝置②中制備得到ClO₂，所以三頸瓶中反應為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，二氧化氯和氫氧化鈉反應生成NaClO₂，②中可能發(fā)生Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，產(chǎn)生的SO₂ 被帶入④中，SO₂與H₂O₂ 反應生成硫酸鈉，由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl；裝置③的作用是安全瓶，有防倒吸作用，從裝置④的溶液獲得NaClO₂晶體，需要蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥，裝置①⑤是吸收多余氣體防止污染．
（1）本實驗產(chǎn)生污染性氣體，直接排放會污染環(huán)境，故需要尾氣處理，裝置①就是用堿吸收反應產(chǎn)生的ClO₂等尾氣；裝置③為安全瓶，防止裝置②中氣體溫度降低而產(chǎn)生倒吸；
（2）裝置②中產(chǎn)生ClO₂，亞硫酸鈉具有還原性，在反應中作還原劑，生成硫酸鈉，結(jié)合原子守恒可知，還有水生成；裝置④反應后的溶液獲得NaClO₂晶體，故裝置④中生成NaClO₂，Cl元素的化合價降低，雙氧水應表現(xiàn)還原性，有氧氣生成，結(jié)合原子守恒可知，還有水生成，然后配平書寫方程式；
（3）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，注意溫度控制；由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl；
（4）有碘單質(zhì)參和生成的反應，一般采用淀粉溶液做指示劑，該反應是Na₂S₂O₃標準液滴定碘，終點溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；
（5）由ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-、I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-可得關(guān)系式NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，根據(jù)關(guān)系式NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-進行計算．

解答 解：（1）本實驗產(chǎn)生污染性氣體，直接排放會污染環(huán)境，故需要尾氣處理，裝置①就是用堿吸收反應產(chǎn)生的ClO₂等尾氣，當關(guān)閉K₂時，打開K₁，可以吸收反應產(chǎn)生的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境，裝置③為安全瓶，防止裝置②中氣體溫度降低而產(chǎn)生倒吸，
故答案為：吸收多余的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境；防止倒吸；
（2）氯酸鈉在酸性溶液中氧化亞硫酸鈉為硫酸鈉，本身被還原為二氧化氯，反應的化學方程式應為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，裝置④反應后的溶液獲得NaClO₂晶體，故裝置④中生成NaClO₂，Cl元素的化合價降低，雙氧水應表現(xiàn)還原性，有氧氣生成，結(jié)合原子守恒可知，還有水生成，配平后方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
（3）為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，應趁熱過濾，由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃進行洗滌，低于60℃干燥，如果撤去④中的冷水浴，由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，所以如果撤去D中的冷水浴，可能導致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是NaClO₃和NaCl，
故答案為：用38℃～60℃熱水洗滌；
（4）碘遇淀粉變藍色，反應結(jié)束時，碘反應完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃標準液時溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色，說明到達滴定終點，
故答案為：淀粉溶液；
（5）設樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)為a，則：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-
90.5g                 4mol
mag               cmol•L^-1×V×10^-3L×$\frac{100mL}{25mL}$             解得：a=$\frac{9.05×1{0}^{-2}cV}{m}$=$\frac{9.05cV}{m}$%；
故答案為：$\frac{9.05cV}{m}$%．

點評 本題考查亞氯酸鈉的制備，涉及對信息的利用、對裝置的理解、氧化還原反應滴定等，理解原理是解題的關(guān)鍵，側(cè)重考查了學生分析問題、解決問題的能力，題目難度中等，注意氧化還原反應滴定中利用關(guān)系式進行的計算．