Question

17．亞氯酸鈉（NaClO₂）是重要漂白劑．某小組按如圖裝置制取無水NaClO₂晶體．
已知：①NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出晶體是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl；
②二氧化氯極易溶于水．NaClO₂晶體易溶于水，難溶解于乙醇等有機(jī)溶劑．

（1）裝置A中NaClO₃和Na₂SO₃制備ClO₂氣體，A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2Na₂SO₄+2ClO₂↑+H₂O；該裝置中采用濃硫酸而不用稀硫酸的原因是減少ClO₂溶解．
（2）裝置B的作用是防止倒吸．裝置C中反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在不改變反應(yīng)物濃度和體積的條件下，為了使反應(yīng)在低溫下進(jìn)行，實驗中可采取的措施是給C裝置加冰水浴、緩慢滴加硫酸．
（3）寫出裝置C中發(fā)生的離子方程式2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O．
（4）從裝置C反應(yīng)后的溶液中獲得無水NaClO₂晶體的操作步驟為：①減壓，55℃蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過濾；③用乙醇洗滌2～3次；④在低于60℃條件下干燥得到成品．
（5）測定樣品中NaClO₂的純度．測定時進(jìn)行如下實驗：
準(zhǔn)確稱m g的樣品，加入適量蒸餾水和過量KI晶體，在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)：ClO₂^-+4I^-+4H⁺═2H₂O+2I₂+Cl^-，將所得混合液稀釋成100mL待測溶液．取25.00mL待測溶液，加入淀粉溶液做指示劑，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，測得消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的平均值為V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．請計算所稱取的樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{90.5×cv×1{0}^{-3}}{m}$×100%．（用含m、c、V的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 實驗室用NaClO₃制取ClO₂氣體，再由ClO₂制得NaClO₂，由實驗裝置可知，A中發(fā)生2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2Na₂SO₄+2ClO₂↑+H₂O，必須使NaClO₃稍微過量時防止生成二氧化硫，C中發(fā)生2ClO₂+2NaOH+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，由信息高于38°C時析出晶體是NaClO₂，可知溫度在55°C左右，蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到NaClO₂，NaClO₂具有氧化性時可氧化亞鐵離子；B作安全瓶，D吸收尾氣，NaOH溶液吸收多余的ClO₂，生成物質(zhì)的量之比為1：1的兩種陰離子，一種為ClO₂^-，由Cl元素的化合價降低可知，另一種離子中Cl離子化合物為+5價，
（1）裝置B中制備得到ClO₂，所以B中反應(yīng)為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，二氧化氯極易溶于水，用濃硫酸而不用稀硫酸；
（2）裝置C中發(fā)生氣體反應(yīng)，裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，裝置B的作用是安全瓶，防止C瓶溶液倒吸到A瓶中，由信息高于38°C時析出晶體是NaClO₂可知實驗中可采取的措施；
（3）裝置C中生成NaClO₂，Cl元素的化合價降低，雙氧水應(yīng)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，配平書寫方程式；
（4）由題目信息可知，應(yīng)控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl；
（5）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)可得關(guān)系式：NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，根據(jù)關(guān)系式計算．

解答 解：（1）裝置A中產(chǎn)生ClO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2Na₂SO₄+2ClO₂↑+H₂O，該裝置中采用濃硫酸而不用稀硫酸的原因是減少ClO₂溶解，\
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2Na₂SO₄+2ClO₂↑+H₂O；減少ClO₂溶解；
（2）裝置C中發(fā)生氣體反應(yīng)，裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，裝置B的作用是安全瓶，防止C瓶溶液倒吸到A瓶中，裝置C反應(yīng)后的溶液獲得NaClO₂晶體，根據(jù)已知①，給C裝置加冰水浴和緩慢滴加硫酸，
故答案為：防止倒吸； 給C裝置加冰水浴、緩慢滴加硫酸；
（3）裝置C中生成NaClO₂，Cl元素的化合價降低，雙氧水應(yīng)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：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（4）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NaClO₂•3H₂O，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，
故答案為：趁熱過濾；乙醇；低于60℃；
（5）設(shè)樣品中NaClO₂的物質(zhì)的量x，
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，
1mol               4mol
0.25x       c mol•L^-1×V×10^-3L
則：x=c•V•10^-3mol
樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{90.5×cv×1{0}^{-3}}{m}$×100%
故答案為：$\frac{90.5×cv×1{0}^{-3}}{m}$×100%．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗，為高頻考點，把握制備實驗原理、混合物分離提純?yōu)榻獯鹪擃}的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾�，注意氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用，題目難度中等．