Question

11．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的消毒劑，主要用于水、砂糖、油脂的漂白與殺菌．某化學興趣小組同學展開對漂白劑亞氯酸鈉（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）可溶于水．
利用如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(chǎn)生ClO₂，涉及反應的化學方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；裝置④中反應生成NaClO₂的化學方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．
（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(jié)晶；②趁熱過濾；③用38℃～60℃熱水洗滌；④低于60℃干燥，得到成品．如果撤去④中的冷水浴，可能導致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是NaClO₃和NaCl．
（4）設(shè)計實驗檢驗所得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，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）為了測定NaClO₂粗品的純度，取上述初產(chǎn)品10.0g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，充分反應后（NaClO₂被還原為Cl^-，雜質(zhì)不參加反應），加入2～3滴淀粉溶液，用0.20mol﹒L^-1 Na₂S₂O₃標準液滴定，達到滴定終點時用去標準液20.00mL，試計算NaClO₂粗品的純度90.5%．（提示：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI）

Answer 1

分析 裝置B中制備得到ClO₂，所以B中反應為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，二氧化氯和氫氧化鈉反應生成NaClO₂，B中可能發(fā)生Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，產(chǎn)生的SO₂ 被帶入D中，SO₂與H₂O₂ 反應生成硫酸鈉，由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl；裝置C的作用是安全瓶，有防倒吸作用，從裝置D的溶液獲得NaClO₂晶體，需要蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥，裝置AE是吸收多余氣體防止污染，
（1）本實驗產(chǎn)生污染性氣體，直接排放會污染環(huán)境，故需要尾氣處理，裝置①就是用堿吸收反應產(chǎn)生的ClO₂等尾氣；裝置③為安全瓶，防止裝置②中氣體溫度降低而產(chǎn)生倒吸；
（2）裝置②中產(chǎn)生ClO₂，亞硫酸鈉具有還原性，在反應中作還原劑，生成硫酸鈉，結(jié)合原子守恒可知，還有水生成；裝置④反應后的溶液獲得NaClO₂晶體，故裝置④中生成NaClO₂，Cl元素的化合價降低，雙氧水應表現(xiàn)還原性，有氧氣生成，結(jié)合原子守恒可知，還有水生成，然后配平書寫方程式；
（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，注意溫度控制；由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl；
（4）根據(jù)SO₄^2-的檢驗方法來分析；
（5）根據(jù)關(guān)系式NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-進行計算．

解答 解：（1）本實驗產(chǎn)生污染性氣體，直接排放會污染環(huán)境，故需要尾氣處理，裝置①就是用堿吸收反應產(chǎn)生的ClO₂等尾氣，當關(guān)閉K₂時，打開K₁，可以吸收反應產(chǎn)生的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境，裝置③為安全瓶，防止裝置②中氣體溫度降低而產(chǎn)生倒吸，
故答案為：吸收多余的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境；防止倒吸；
（2）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，反應的化學方程式應為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，裝置④反應后的溶液獲得NaClO₂晶體，故裝置④中生成NaClO₂，Cl元素的化合價降低，雙氧水應表現(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：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
（3）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，如果撤去④中的冷水浴，由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，所以如果撤去D中的冷水浴，可能導致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是NaClO₃和NaCl，
故答案為：用38℃～60℃熱水洗滌；NaClO₃和NaCl；
（4）SO₄^2-的檢驗用氯化鋇溶液，取少量晶體溶于蒸餾水，然后滴加幾滴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）令樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)為a，則：
NaClO₂ ～2I₂ ～4S₂O₃^2-
90.5g                  4mol
10.0g×a              0.20mol•L^-1×20×10^-3L×$\frac{1000ml}{10ml}$，
a=90.5%，
故答案為；90.5%；

點評 本題考查物質(zhì)的制備、對信息的利用、對裝置的理解、氧化還原反應滴定等，理解原理是解題的關(guān)鍵，同時考查學生分析問題、解決問題的能力，題目難度較大，注意氧化還原反應滴定中利用關(guān)系式進行的計算．