Question

【題目】亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌。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: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。Ba(ClO)2可溶于水。

利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(1)儀器a的名稱為____，裝置①的作用是____，裝置③的作用是______。

(2)裝置②中產(chǎn)生ClO2，涉及反應(yīng)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______；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，取上述粗產(chǎn)品10.0 g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-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)用去標(biāo)準(zhǔn)液20.00 mL，試計(jì)算NaClO2粗品的純度_____。(提示:2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI)

Answer 1

【答案】 三頸燒瓶 吸收多余的ClO2氣體，防止污染環(huán)境 防止倒吸(或作安全瓶等其他正確說法) 2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(濃)2ClO2↑+2Na2SO4+H2O 2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+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 90.5%

【解析】(1)儀器a的名稱為三頸燒瓶 ，裝置①中NaOH溶液的作用是吸收多余的ClO2氣體，防止污染環(huán)境，ClO2進(jìn)入裝置④，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③的作用為防止倒吸；

(2)亞硫酸鈉具有還原性，在反應(yīng)中作還原劑；裝置②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，反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為：2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；裝置④中H2O2在堿性條件下吸收ClO2，反應(yīng)生成NaClO2的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2；

(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，為防止析出晶體NaClO23H2O，應(yīng)趁熱過濾，由題目信息可知，應(yīng)控制溫度38℃～60℃進(jìn)行洗滌，低于60℃干燥；NaClO2飽和溶液在溫度高于60 ℃時(shí)NaClO2分解成NaClO3和NaCl，則如果撤去④中的冷水浴，可能導(dǎo)致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是NaClO3和NaCl；

(4)驗(yàn)所得NaClO2晶體是否含有雜質(zhì)Na2SO4，實(shí)際只要檢驗(yàn)晶體的水溶液中是否含有SO42-，具體操作與現(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；

(5)取上述合成產(chǎn)品10g溶于水配成1L溶液，取出10mL溶液于錐形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，發(fā)生ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O，充分反應(yīng)后加入2～3滴淀粉溶液，溶液變藍(lán)，用0.20mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定，發(fā)生：2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，藍(lán)色變?yōu)闊o色，
可得反應(yīng)的關(guān)系式為：ClO2-～2I2～4Na2S2O3，又n(Na2S2O3)=0.20mol/L×0.02L=0.004mol，
則ClO2-～2I2～4Na2S2O3
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n(ClO2-) 0.004mol n(ClO2-)=0.001mol，所以1L溶液中含有：n(NaClO2)=0.001mol×100=0.1mol，則10g合成產(chǎn)品中含有：m(NaClO2)=0.1mol×90.5g/mol=0.905g，NaClO2粗品的純度為×100%=90.5%。