Question

亞氯酸鈉(NaClO₂)是一種高效氧化劑、漂白劑。已知：NaClO₂飽和溶液在溫度低于38^oC時(shí)析出的晶體是NaClO₂·3H₂O，高于38^oC時(shí)析出晶體是NaClO₂，高于60^oC時(shí)NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。利用下圖所示裝置制備亞氯酸鈉。裝置②反應(yīng)容器為三頸燒瓶。

完成下列填空：
（1）組裝好儀器后，檢查整套裝置氣密性的操作是：                    。
（2）裝置②中產(chǎn)生ClO₂的化學(xué)方程式為                                 。
裝置④中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為                                  。
（3）從裝置④反應(yīng)后的溶液獲得NaClO₂晶體的操作步驟為：
①減壓，55^oC蒸發(fā)結(jié)晶；②     ；③     ；④低于60^oC干燥，得到成品。
（4）目前已開發(fā)出用電解法制取ClO₂的新工藝。

①上圖是用石墨作電極，一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂的示意圖。則陽極產(chǎn)生C1O₂的電極反應(yīng)為               。
②電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為   mol。
（5）準(zhǔn)確稱取所得亞氯酸鈉樣品l0 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(yīng)(ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+C1^-)。將所得混合液配成250 mL待測(cè)溶液。配制待測(cè)液需用到的定量玻璃儀器是     ；取25．00 mL待測(cè)液，用2．0mol·L^-1Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定(I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)，以淀粉溶液做指示劑，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為          。重復(fù)滴定2次，測(cè)得Na₂S₂O₃溶液平均值為20．00 mL。該樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為        。

Answer 1

（1）關(guān)閉分液漏斗活塞，打開K₁、K₂，向①⑤中加水沒過干燥管下端，用酒精燈微熱三頸燒瓶，若①、⑤處有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，一段時(shí)間后，①、⑤干燥管內(nèi)形成一段穩(wěn)定水注，說明整套裝置氣密性良好。（其他合理答案均得分）
（2）2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；2ClO₂+H₂O₂+2OH^—=2ClO₂^—+2H₂O+O₂↑；
（3）趁熱過濾；用38℃～60℃溫水洗滌；
（4）Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；0.01mol；
（5）溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；90.5%。

試題分析：（1）組裝好儀器后，檢查整套裝置氣密性的操作是：關(guān)閉分液漏斗活塞，打開K₁、K₂，向①⑤中加水沒過干燥管下端，用酒精燈微熱三頸燒瓶，若①、⑤處有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，一段時(shí)間后，①、⑤干燥管內(nèi)形成一段穩(wěn)定水注，說明整套裝置氣密性良好。（其他合理答案均得分）（2）裝置②中產(chǎn)生ClO₂的反應(yīng)是氯酸鈉、亞硫酸鈉和濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、二氧化氯和水，化學(xué)方程式為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；根據(jù)題意知，裝置④反應(yīng)后獲得NaClO₂晶體，即ClO₂、NaOH和H₂O₂反應(yīng)生成NaClO₂、H₂O和O₂，離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^—=2ClO₂^—+2H₂O+O₂↑；（3）從溶液中得晶體一般采用蒸發(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，答案為：趁熱過濾；用38℃～60℃溫水洗滌；（4）①根據(jù)題給裝置分析，電解池陽極反應(yīng)為氯離子失電子生成ClO₂，氯元素的化合價(jià)由—1價(jià)升高到+5價(jià)，結(jié)合原子守恒和電荷守恒寫出，電極反應(yīng)式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺②電解池陰極為氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的物質(zhì)的量為0.005mol，則放電的氫離子為0.01mol，根據(jù)電中性原則通過陽離子交換膜的陽離子為+1價(jià)離子的物質(zhì)的量為0.01mol；（5）根據(jù)題意知，配制250mL待測(cè)液需用到的定量玻璃儀器是250mL容量瓶；以淀粉溶液做指示劑，碘單質(zhì)遇淀粉變藍(lán)色，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，碘反應(yīng)完全，藍(lán)色褪去，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏蜰a₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；根據(jù)題給反應(yīng)ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+C1^-，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-得關(guān)系式：NaClO₂——4S₂O₃^2-，設(shè)樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，則有：
NaClO₂——4S₂O₃^2-
90.5g       4mol
10xg         2 mol?L^-1×0.02L×10
解得x=90.5%。