Question

14．用二氧化氯（ClO₂）可制備用途廣泛的亞氯酸鈉（NaClO₂），實(shí)驗(yàn)室可用如圖所示裝置（部分支持裝置省略）制備少量的亞氯酸鈉．
裝置D中發(fā)生反應(yīng)：2ClO₂+H₂O₂+2NaOH═2NaClO₂+2H₂O+O₂
（1）ClO₂、O₃常被用作消毒劑，等物質(zhì)的量的ClO₂（還原產(chǎn)物為Cl^-）、O₃（1mol O₃轉(zhuǎn)化為1mol O₂和1mol H₂O），二者消毒效率之比為5：2．
（2）組裝好儀器后，檢查該裝置的氣密性的方法是關(guān)閉兩個(gè)彈簧夾，打開(kāi)A中活塞，向B中注入水，水滴的速度逐漸變慢，最后停止滴入，說(shuō)明氣密性良好．
（3）F中盛有的液體是氫氧化鈉溶液；裝置E的作用是安全瓶；裝置A盛裝的是70%～80%的硫酸，不能用較濃的硫酸或較稀的硫酸，原因是太濃的硫酸不利于電離出氫離子，太稀的硫酸會(huì)溶解更多二氧化硫，不利于二氧化硫的逸出．
（4）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄．
（5）通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)制備的NaClO₂中含有NaOH、Na₂SO₃或NaOH、Na₂SO₄等雜質(zhì)，利用所給試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)產(chǎn)品中存在Na₂SO₃，簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)操作，現(xiàn)象和結(jié)論：取適量D中的溶液于試管中，加入Ba（OH）₂溶液產(chǎn)生白色沉淀，過(guò)濾，向白色沉淀中加入稀鹽酸，產(chǎn)生氣體證明含有亞硫酸鈉
（供選擇的試劑：Ba（OH）₂溶液、品紅溶液、H₂O₂溶液、AgNO₃溶液、稀鹽酸）
（6）ClO₂^-的含量可用碘量法測(cè)定，當(dāng)pH≤2.0時(shí)，ClO₂^-能被I^-完全還原成Cl^-，寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)等物質(zhì)的量的ClO₂（還原產(chǎn)物為Cl^-）、O₃（1mol O₃轉(zhuǎn)化為1mol O₂和1mol H₂O），轉(zhuǎn)移電子數(shù)目計(jì)算；
（2）檢驗(yàn)裝置氣密性，可以形成封閉體系，打開(kāi)A中活塞，向B中注入水，看水滴的速度；
（3）二氧化硫有毒，需要進(jìn)行尾氣處理，能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，可以用氫氧化鈉溶液吸收；
裝置D中發(fā)生反應(yīng)：2ClO₂+H₂O₂+2NaOH═2NaClO₂+2H₂O+O₂為氣體體積減小的反應(yīng)，D中壓強(qiáng)容易發(fā)生倒吸，據(jù)此判斷E作用；實(shí)驗(yàn)室制備二氧化硫不能用濃硫酸，太濃的硫酸不利于電離出氫離子，也不能用濃度太低的硫酸，因?yàn)槎�氧化硫易溶于水，太稀的硫酸�?huì)溶解更多二氧化硫，不利于二氧化硫的逸出；
（4）氯酸鈉與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化氯和硫酸鈉；
（5）依據(jù)亞硫酸根離子能夠與鋇離子反應(yīng)生成亞硫酸鋇沉淀，亞硫酸根離子能夠與鹽酸反應(yīng)生成二氧化硫氣體解答；
（6）根據(jù)題意ClO₂^-與I^-反應(yīng)在酸性條件進(jìn)行，產(chǎn)物為I₂和Cl^-，根據(jù)質(zhì)量守恒可寫(xiě)出離子方程式；

解答 解：（1）ClO₂、O₃常被用作消毒劑，等物質(zhì)的量的ClO₂（還原產(chǎn)物為Cl^-）、O₃（1mol O₃轉(zhuǎn)化為1mol O₂和1mol H₂O），都取1molClO₂、O₃，則1molClO₂轉(zhuǎn)化1molCl^-，得到5mol電子；1mol O₃轉(zhuǎn)化為1mol O₂和1mol H₂O）得到2mol電子，則二者消毒效率之比為：5：2；
故答案為：5：2；
（2）組裝好儀器后，檢查該裝置的氣密性的方法是：關(guān)閉兩個(gè)彈簧夾，打開(kāi)A中活塞，向B中注入水，水滴的速度逐漸變慢，最后停止滴入，說(shuō)明氣密性良好；
故答案為：關(guān)閉兩個(gè)彈簧夾，打開(kāi)A中活塞，向B中注入水，水滴的速度逐漸變慢，最后停止滴入，說(shuō)明氣密性良好；
（3）二氧化硫有毒，需要進(jìn)行尾氣處理，能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，可以用氫氧化鈉溶液吸收，所以F中盛有氫氧化鈉溶液；
裝置D中發(fā)生反應(yīng)：2ClO₂+H₂O₂+2NaOH═2NaClO₂+2H₂O+O₂為氣體體積減小的反應(yīng)，D中壓強(qiáng)容易發(fā)生倒吸，所以裝置E可以防止倒吸的發(fā)生，做安全瓶；
裝置A盛裝的是70%～80%的硫酸，不能用較濃的硫酸或較稀的硫酸，原因是太濃的硫酸不利于電離出氫離子，太稀的硫酸會(huì)溶解更多二氧化硫，不利于二氧化硫的逸出；
故答案為：氫氧化鈉溶液；安全瓶；太濃的硫酸不利于電離出氫離子，太稀的硫酸會(huì)溶解更多二氧化硫，不利于二氧化硫的逸出；
（4）氯酸鈉與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化氯和硫酸鈉，化學(xué)方程式：2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄；
故答案為：2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄；
（5）亞硫酸根離子能夠與鋇離子反應(yīng)生成亞硫酸鋇沉淀，亞硫酸根離子能夠與鹽酸反應(yīng)生成二氧化硫氣體，所以檢驗(yàn)方法：取適量D中的溶液于試管中，加入Ba（OH）₂溶液產(chǎn)生白色沉淀，過(guò)濾，向白色沉淀中加入稀鹽酸，產(chǎn)生氣體證明含有亞硫酸鈉；
故答案為：取適量D中的溶液于試管中，加入Ba（OH）₂溶液產(chǎn)生白色沉淀，過(guò)濾，向白色沉淀中加入稀鹽酸，產(chǎn)生氣體證明含有亞硫酸鈉；
（6）ClO₂^-與I^-反應(yīng)在酸性條件進(jìn)行，產(chǎn)物為I₂和Cl^-，根據(jù)質(zhì)量守恒可寫(xiě)出離子方程式為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=Cl^-+2I₂+2H₂O；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了亞氯酸鈉（NaClO₂）的制備，明確二氧化硫的制備原理及氧化還原反應(yīng)規(guī)律是解題關(guān)鍵，題目難度較大．