Question

15．亞氯酸鈉（NaClO₂）是重要漂白劑．探究小組開(kāi)展如下實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題：
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：制取NaClO₂晶體按圖裝置進(jìn)行制取

已知：NaClO₂飽和溶液在低于38℃時(shí)析出NaClO₂•3H₂O，高于38℃時(shí)析出NaClO₂，高于60℃時(shí)NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．
（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(kāi)K₁、K₂，然后向①、⑤中加水沒(méi)過(guò)干燥管下端，用酒精燈微熱三頸燒瓶，若①、⑤處有氣泡，停止加熱，一段時(shí)間后，①、⑤干燥管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱，說(shuō)明整套裝置氣密性良好
（2）用50%雙氧水配制30%的H₂O₂溶液，需要的玻璃儀器除玻璃棒、膠頭滴管、燒杯外，還需要量筒（填儀器名稱）
（3）裝置③的作用安全瓶，防倒吸
（4）裝置④中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+O₂+2H₂O
（5）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、NaCl
（6）反應(yīng)后，經(jīng)以下步驟可從裝置④的溶液獲得NaClO₂晶體．
I、55℃蒸發(fā)結(jié)晶；ii、趁熱過(guò)濾；iii、…；iv、低于60℃干燥，得到成品寫出步驟iii的具體操作：將38℃-60℃溫水沿玻璃棒注入漏斗沒(méi)過(guò)沉淀，待水自然流盡后，再次加水，重復(fù)2-3次
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：樣品雜質(zhì)分析與純度測(cè)定
（7）上述實(shí)驗(yàn)制得的NaClO₂晶體中含少量Na₂SO₄．產(chǎn)生Na₂SO₄最可能的原因是a
a．②中有SO₂氣體產(chǎn)生，并有部分進(jìn)入④裝置內(nèi)
b．②中濃硫酸揮發(fā)進(jìn)入④中與NaOH中和
c．②中的硫酸鈉進(jìn)入到④裝置內(nèi)
（8）測(cè)定樣品中NaClO₂的純度．測(cè)定時(shí)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
準(zhǔn)確稱一定質(zhì)量的樣品，加入適量蒸餾水和過(guò)量的KI晶體，在酸性條件下發(fā)生如下反應(yīng)：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-，將所得混合液稀釋成100mL待測(cè)溶液取25.00mL待測(cè)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(diǎn)，測(cè)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-）
①確認(rèn)滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是滴加最后一滴Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液藍(lán)色恰好褪去且半分鐘內(nèi)不復(fù)原
②所稱取的樣品中NaClO₂的物質(zhì)的量為c•V•10^-3mol（用含c、V的代數(shù)式表示）

Answer 1

分析 裝置②中制備得到ClO₂，所以②中反應(yīng)為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，裝置③為安全瓶，裝置④反應(yīng)后的溶液獲得NaClO₂晶體，裝置④中生成NaClO₂，Cl元素的化合價(jià)降低，雙氧水應(yīng)表現(xiàn)還原性，有氧氣生成，裝置⑤為吸收多余的氣體，防止污染空氣，裝置①是吸收②中剩余氣體，
（1）組裝好儀器后，檢查整套裝置氣密性的操作是：首先關(guān)閉分液漏斗活塞，打開(kāi)K₁、K₂，然后向①、⑤中加水沒(méi)過(guò)干燥管下端，用酒精燈微熱三頸燒瓶，若①、⑤處有氣泡，停止加熱，一段時(shí)間后，①、⑤干燥管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱，說(shuō)明整套裝置氣密性良好；
（2）根據(jù)儀器用途選取儀器；
（3）裝置C的作用是安全瓶，有防倒吸作用；
（4）裝置④中ClO₂和氫氧化鈉、雙氧水生成NaClO₂，Cl元素的化合價(jià)降低，雙氧水應(yīng)表現(xiàn)還原性，有氧氣生成，據(jù)此書寫；
（5）由題目信息可知，應(yīng)控制溫度38℃～60℃，高于60℃時(shí)NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl；
（6）從裝置D的溶液獲得NaClO₂晶體，需要蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、洗滌、干燥；
（7）②中可能發(fā)生Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，產(chǎn)生的SO₂ 被帶入④裝置中，SO₂與H₂O₂ 反應(yīng)生成硫酸鈉；
（8）①碘遇淀粉變藍(lán)色，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，碘反應(yīng)完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)溶液藍(lán)色恰好褪去且半分鐘內(nèi)不復(fù)原，說(shuō)明到達(dá)滴定終點(diǎn)；
②根據(jù)化學(xué)反應(yīng)可得關(guān)系式：NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，令樣品中NaClO₂的物質(zhì)的量x，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：裝置②中制備得到ClO₂，所以②中反應(yīng)為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，裝置③為安全瓶，裝置④反應(yīng)后的溶液獲得NaClO₂晶體，裝置④中生成NaClO₂，Cl元素的化合價(jià)降低，雙氧水應(yīng)表現(xiàn)還原性，有氧氣生成，裝置⑤為吸收多余的氣體，防止污染空氣，裝置①是吸收②中剩余氣體，
（1）組裝好儀器后，檢查整套裝置氣密性的操作是：首先關(guān)閉分液漏斗活塞，打開(kāi)K₁、K₂，然后向①、⑤中加水沒(méi)過(guò)干燥管下端，用酒精燈微熱三頸燒瓶，若①、⑤處有氣泡，停止加熱，一段時(shí)間后，①、⑤干燥管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱，說(shuō)明整套裝置氣密性良好；
故答案為：關(guān)閉分液漏斗活塞；
（2）用50%雙氧水配制30%的H₂O₂溶液，需要的儀器有量筒、燒杯、玻璃棒、膠體滴管，所以還需要量筒；
故答案為：量筒；
（3）裝置C的作用是安全瓶，防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
故答案為：安全瓶，防倒吸；
（4）裝置④中ClO₂和氫氧化鈉、雙氧水生成NaClO₂，Cl元素的化合價(jià)降低，雙氧水應(yīng)表現(xiàn)還原性，有氧氣生成，溶液為堿性溶液，則發(fā)生的離子方程式為：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+O₂+2H₂O；
故答案為：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+O₂+2H₂O；
（5）由題目信息可知，應(yīng)控制溫度38℃～60℃，高于60℃時(shí)NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，所以如果撤去D中的冷水浴，可能導(dǎo)致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是NaClO₃和NaCl；
故答案為：NaClO₃、NaCl；
（6）從裝置D的溶液獲得NaClO₂晶體，需要蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、洗滌、干燥操作，所以第iii操作是用38℃-60℃溫水沿玻璃棒注入漏斗沒(méi)過(guò)沉淀，待水自然流盡后，再次加水，重復(fù)2-3次；
故答案為：將38℃-60℃溫水沿玻璃棒注入漏斗沒(méi)過(guò)沉淀，待水自然流盡后，再次加水，重復(fù)2-3次；
（7）②中可能發(fā)生Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，產(chǎn)生的SO₂ 被帶入④裝置中，SO₂與H₂O₂ 反應(yīng)生成硫酸鈉，濃硫酸難揮發(fā)，硫酸鈉是難揮發(fā)的鹽，不會(huì)進(jìn)入④裝置，故a正確，b、c錯(cuò)誤；
故答案為：a；
（8）①碘遇淀粉變藍(lán)色，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，碘反應(yīng)完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)溶液藍(lán)色恰好褪去且半分鐘內(nèi)不復(fù)原；
故答案為：滴加最后一滴Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液藍(lán)色恰好褪去且半分鐘內(nèi)不復(fù)原；
②令樣品中NaClO₂的物質(zhì)的量x，則：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-
1mol                    4mol
0.25x    c mol•L^-1×V×10^-3L
故x=c•V•10^-3mol；
故答案為：c•V•10^-3mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查亞氯酸鈉制備實(shí)驗(yàn)的基本操作、亞氯酸鈉的性質(zhì)及中和滴定等知識(shí)，理解原理是解題的關(guān)鍵，同時(shí)考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，難點(diǎn)是流程圖的分析，題目難度中等．