Question

11．實(shí)驗(yàn)室可用NaClO₃制取ClO₂氣體，再由ClO₂制得NaClO₂，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：回答下列問(wèn)題：
（1）儀器a的名稱為分液漏斗；裝置C的作用是防止倒吸．
（2）該實(shí)驗(yàn)必須使NaClO₃稍微過(guò)量，目的是使Na₂SO₃完全反應(yīng)，避免產(chǎn)生SO₂．
（3）為使ClO₂氣體能被均勻、充分吸收，操作時(shí)應(yīng)注意控制硫酸滴入速度．
（4）NaOH吸收ClO₂尾氣，生成物質(zhì)的量之比為1：1的兩種陰離子，一種為ClO₂^-，則另一種為ClO₃^-．（5）B中反應(yīng)的離子方程式為2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑．
（6）證明NaClO₂具有氧化性的方法是：將B中溶液加熱除去H₂O₂，加入②（填序號(hào)，下同）酸化，再加入⑤⑥檢驗(yàn)．
①稀HNO₃    ②稀H₂SO₄   ③K₂SO₃溶液  ④BaCl₂溶液    ⑤FeCl₂溶液    ⑥KSCN溶液
（7）預(yù)計(jì)NaClO₃轉(zhuǎn)化為NaClO₂的轉(zhuǎn)化率為80%，若要制得28.9g NaClO₂•3H₂O（相對(duì)質(zhì)量：144.5），至少需26.6 g NaClO₃（相對(duì)質(zhì)量：106.5）．

Answer 1

分析 用NaClO₃制取ClO₂氣體，再由ClO₂ 制得NaClO₂，由實(shí)驗(yàn)裝置可知，裝置A中盛放硫酸、NaClO₃和Na₂SO₃，反應(yīng)生成ClO₂氣體，ClO₂氣體和H₂O₂在B發(fā)生發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)能使裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，可能發(fā)生倒吸，裝置C為防倒吸裝置，裝置D為尾氣吸收裝置；
（1）儀器a為分液漏斗；裝置C為防止倒吸裝置；
（2）根據(jù)反應(yīng)方程式可知使一種反應(yīng)物過(guò)量，則另一種反應(yīng)物反應(yīng)完全；
（3）緩慢通入ClO₂可以使ClO₂氣體能被均勻、充分吸收；
（4）NaOH吸收ClO₂尾氣，生成物質(zhì)的量之比為1：1的兩種陰離子，一種為ClO₂^-，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律來(lái)書寫；
（5）B中發(fā)生反應(yīng)為二氧化氯在堿性溶液中和過(guò)氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO₂，O₂和H₂O；
（6）NaClO₂具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，用硫氰化鉀檢驗(yàn)鐵離子即可；
（7）根據(jù)元素守恒進(jìn)行計(jì)算即可．

解答 解：實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析：裝置A中盛放硫酸、NaClO₃和Na₂SO₃，反應(yīng)生成ClO₂氣體：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，ClO₂氣體和H₂O₂在B發(fā)生發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂，發(fā)生反應(yīng)可能使裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，可能發(fā)生倒吸，裝置C為防倒吸裝置，裝置D為尾氣吸收裝置；
（1）根據(jù)圖示可知儀器a為分液漏斗；
亞硫酸鈉具有還原性，在反應(yīng)中作還原劑；裝置A中產(chǎn)生ClO₂的反應(yīng)是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，ClO₂進(jìn)入裝置B，發(fā)生反應(yīng)使裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，可能發(fā)生倒吸，裝置C的作用為防止倒吸；
故答案為：分液漏斗；防止倒吸；
（2）根據(jù)反應(yīng)方程式可知使一種反應(yīng)物過(guò)量，則另一種反應(yīng)物反應(yīng)完全，所以該實(shí)驗(yàn)必須使NaClO₃稍微過(guò)量，目的是使Na₂SO₃完全反應(yīng)，避免產(chǎn)生SO₂，
故答案為：使Na₂SO₃完全反應(yīng)，避免產(chǎn)生SO₂；
（3）緩慢通入ClO₂，可以使ClO₂氣體被均勻、充分吸收，ClO₂是硫酸、NaClO₃與亞硫酸鈉反應(yīng)生成的，所以要使ClO₂氣體能被均勻、充分吸收，應(yīng)該控制控制硫酸滴入速度；
故答案為：控制硫酸滴入速度；
（4）NaOH吸收ClO₂尾氣，生成物質(zhì)的量之比為1：1的兩種陰離子，一種為ClO₂^-，氧化還原反應(yīng)規(guī)律，另一種離子中Cl元素化合價(jià)升高，即為ClO₃^-；
故答案為：ClO₃^-；
（5）B中發(fā)生反應(yīng)為二氧化氯在堿性溶液中和過(guò)氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)制得NaClO₂，二氧化氯中Cl為+4價(jià)，變?yōu)镹aClO₂中的+3價(jià)，化合價(jià)變低，過(guò)氧化氫中的元素化合價(jià)應(yīng)該升高，則H₂O₂中O元素化合價(jià)由-2價(jià)變?yōu)?價(jià)，產(chǎn)物為O₂和H₂O，反應(yīng)的離子方程式為：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑，
故答案為：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑；
（6）證明NaClO₂具有氧化性的方法是：將B中溶液加熱除去H₂O₂，加入非氧化性酸酸化，再加入含F(xiàn)e²⁺的化合物，若有Fe³⁺生成，則證明NaClO₂具有氧化性，用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe³⁺，現(xiàn)象是溶液變紅；
故答案為：②；⑤⑥；
（6）NaClO₂具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，用硫氰化鉀檢驗(yàn)鐵離子即可，但是硝酸具有氧化性，會(huì)將亞鐵離子氧化，所以用硫酸酸化但是不用硝酸酸化，故答案為：②；⑤⑥；
（7）28.9 g NaClO₂•3H₂O（式量：144.5），n（NaClO₂•3H₂O）=$\frac{m}{M}$=$\frac{28.9g}{144.5g/mol}$=0.2mol，
根據(jù)氯原子守恒知：n（NaClO₃）=n（NaClO₂•3H₂O）=0.2mol，m（NaClO₃）=n（NaClO₃）•M（NaClO₃）=0.2mol×106.5g/mol=21.3g；NaClO₃轉(zhuǎn)化為NaClO₂的轉(zhuǎn)化率為80%，需所要NaClO₃的質(zhì)量為：$\frac{21.3g}{80%}$≈26.6g，
故答案為：26.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備方案的設(shè)計(jì)，是一道化工生產(chǎn)過(guò)程中的工藝流程為載體的實(shí)驗(yàn)題，題目難度中等，需要把握住工藝流程的過(guò)程，找到解決問(wèn)題的突破口，運(yùn)用基本知識(shí)、結(jié)合最終要得到的產(chǎn)品進(jìn)行分析，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>