Question

20．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種應用非常廣泛的高效漂白劑和氧化劑．某化學興趣小組同學利用課余時間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．Ba（ClO₂）₂可溶于水．利用下圖所示裝置進行實驗．

（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的作用是防止倒吸．
（2）裝置②中產生ClO₂的化學方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O．
（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．
（4）設計實驗檢驗所得NaClO₂晶體是否含有雜質Na₂SO₄，操作與現(xiàn)象是：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．
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-）．
（5）滴定中使用的指示劑是淀粉溶液，達到滴定終點時的現(xiàn)象為溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘不變色．
（6）樣品中NaClO₂的質量分數(shù)為$\frac{9.05cv}{m}%$（用含m、c、V的代數(shù)式表示，式量：NaClO₂  90.5）．

Answer 1

分析 （1）ClO₂ 是有毒氣體，不能排放到空氣中，裝置①的作用是吸收多余的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境，裝置④中發(fā)生氣體反應，裝置內壓強降低，裝置③的作用是安全瓶，防止④瓶溶液倒吸到②瓶中；
（2）根據反應物NaClO₃、Na₂SO₃、濃H₂SO₄，生成物為ClO₂ 和Na₂SO₄，原子守恒配平書寫化學方程式；
（3）NaClO₂飽和溶液在低于38℃時析出NaClO₂•3H₂O，從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結晶、過濾、洗滌、干燥的方法，為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，應趁熱過濾；
（4）SO₄^2-的檢驗用BaCl₂ 溶液，所以檢驗所得NaClO₂晶體是否含有雜質Na₂SO₄；
（5）碘遇淀粉變藍色，所以滴定中使用的指示劑是淀粉，反應結束時，碘反應完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃標準液時溶液藍色恰好褪去且半分鐘內不復原，說明到達滴定終點；
（6）令樣品中NaClO₂的物質的量x，根據化學反應可得關系式，
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-
1mol        4mol
0.25x       c mol•L^-1×V×10^-3L
列方程解得x=c•V•10^-3 mol，
計算樣品中NaClO₂的質量分數(shù)．

解答 解：（1）ClO₂ 是有毒氣體，不能排放到空氣中，裝置①的作用是吸收多余的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境，裝置④中發(fā)生氣體反應，裝置內壓強降低，裝置③的作用是安全瓶，防止④瓶溶液倒吸到②瓶中，
故答案為：吸收多余的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境；防止倒吸；
（2）根據反應物NaClO₃、Na₂SO₃、濃H₂SO₄，生成物為ClO₂ 和Na₂SO₄，配平方程式為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
（3）NaClO₂飽和溶液在低于38℃時析出NaClO₂•3H₂O，從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結晶、過濾、洗滌、干燥的方法，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，所以操作③為用38℃～60℃的溫水洗滌，
故答案為：用38℃～60℃的溫水洗滌；
（4）SO₄^2-的檢驗用BaCl₂ 溶液，所以檢驗所得NaClO₂晶體是否含有雜質Na₂SO₄，操作與現(xiàn)象是：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，
故答案為：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）碘遇淀粉變藍色，所以滴定中使用的指示劑是淀粉，反應結束時，碘反應完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃標準液時溶液藍色恰好褪去且半分鐘內不復原，說明到達滴定終點，
故答案為：淀粉溶液，溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘不變色；
（6）令樣品中NaClO₂的物質的量x，根據化學反應可得關系式，
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-
1mol        4mol
0.25x       c mol•L^-1×V×10^-3L
列方程解得x=c•V•10^-3 mol，
樣品中NaClO₂的質量分數(shù)=$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×90.5g/mol}{mg}$×100%=$\frac{9.05cv}{m}%$，
故答案為：$\frac{9.05cv}{m}%$．

點評 本題考查亞氯酸鈉制備實驗的基本操作，亞氯酸鈉的性質及中和滴定等知識，主要是實驗過程分析，離子性質的判斷，滴定實驗過程中的定量計算方法，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．