Question

6．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．以下是過(guò)氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：①NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出產(chǎn)品NaClO₂•3H₂O；②純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下．
（1）發(fā)生器中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂↑+SO₄^2-．發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是c．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強(qiáng)酸性              
b．將NaClO₃還原為ClO₂
c．稀釋ClO₂以防止爆炸
（2）吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2 H₂O+O₂↑；吸收塔內(nèi)的溫度不能超過(guò)20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
（3）吸收塔中為防止NaClO₂被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應(yīng)適中．以下還可以選擇的還原劑是a（選填序號(hào)）．
a．Na₂O₂              b．Na₂S               c．FeCl₂
（4）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾．
（5）某學(xué)習(xí)小組用碘量法測(cè)定粗產(chǎn)品中亞氯酸鈉的含量，實(shí)驗(yàn)如下：
a．準(zhǔn)確稱取所得亞氯酸鈉樣品m g于小燒杯中，加入適量蒸餾水和過(guò)量的碘化鉀晶體，再滴入適量的稀硫酸，充分反應(yīng)，將所得混合液配成250ml待測(cè)溶液．
（已知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-）
b．移取25.00ml待測(cè)溶液于錐形瓶中，加幾滴淀粉溶液，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，重復(fù)2次，測(cè)得平均值為V ml．（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）
①達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為滴加最后一滴液體時(shí)溶液由藍(lán)色變成無(wú)色且半分鐘內(nèi)不變色．
②該樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{22.625cV}{m}%$ （用含m、c、V的代數(shù)式表示，結(jié)果化成最簡(jiǎn)．）

Answer 1

分析 氯酸鈉、水和稀硫酸在ClO₂發(fā)生器中通入二氧化硫和空氣反應(yīng)生成ClO₂ ，吸收塔內(nèi)的反應(yīng)是氫氧化鈉、過(guò)氧化氫吸收ClO₂ 反應(yīng)生成亞氯酸鈉（NaClO₂），蒸發(fā)濃縮結(jié)晶析出，過(guò)濾洗滌得到晶體，
（1）發(fā)生器中發(fā)生反應(yīng)為氯酸鈉在酸溶液中氧化二氧化硫生成二氧化氯和硫酸，由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．據(jù)此解答．
（2）根據(jù)題目信息并運(yùn)用氧化還原反應(yīng)理論判斷反應(yīng)物、生成物．根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生．據(jù)此書(shū)寫(xiě)方程式．溫度過(guò)高，H₂O₂容易分解；
（3）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，會(huì)將ClO₂還原為更低價(jià)態(tài)產(chǎn)物，影響NaClO₂生產(chǎn)；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產(chǎn)，Na₂O₂溶于水相當(dāng)于H₂O₂．（4）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體．得到的粗晶體經(jīng)過(guò)重結(jié)晶可得到純度更高的晶體；
（5）①步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全還原成Cl^-，碘離子被氧化為碘單質(zhì)，溶液中Na₂S₂O₃能與I₂反應(yīng)：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆．溶液顏色藍(lán)色變化為無(wú)色分析判斷反應(yīng)終點(diǎn)；
②依據(jù)ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)算得到；

解答 解：（1）發(fā)生器中發(fā)生反應(yīng)是氯酸鈉在酸溶液中氧化二氧化硫生成二氧化氯和硫酸，反應(yīng)的離子方程式為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂↑+SO₄^2-，由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．發(fā)生器中鼓入空氣的作用應(yīng)是稀釋ClO₂以防止爆炸，故選c，
故答案為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂↑+SO₄^2-，c；
（2）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，反應(yīng)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂，H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過(guò)高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過(guò)20℃，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解．
（4）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，會(huì)將ClO₂還原為更低價(jià)態(tài)產(chǎn)物，影響NaClO₂生產(chǎn)；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產(chǎn)．Na₂O₂溶于水相當(dāng)于H₂O₂．Na₂S、FeCl₂還原性較強(qiáng)，生成物與NaClO₂分離比較困難，故選a，
故答案為：a；
（4）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體，得到的粗晶體經(jīng)過(guò)重結(jié)晶可得到純度更高的晶體，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾；
（5）①步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全還原成Cl^-，碘離子被氧化為碘單質(zhì)，離子方程式為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，溶液中Na₂S₂O₃能與I₂反應(yīng)：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆．溶液顏色藍(lán)色變化為無(wú)色分析判斷反應(yīng)終點(diǎn)，滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液由藍(lán)色變化為無(wú)色且半分鐘不變化，
故答案為：滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液由藍(lán)色變化為無(wú)色且半分鐘不變化；
②依據(jù)ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)算得到，設(shè)NaClO₂物質(zhì)的量為x，
ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃+
1              4
x            cV×10^-3mol
x=$\frac{cV×1{0}^{-3}}{4}$mol
樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{cV×1{0}^{-3}}{4}×\frac{250}{25}×90.5g/mol}{mg}$×100%=$\frac{22.625cV}{m}%$，
故答案為：$\frac{22.625cV}{m}%$；

點(diǎn)評(píng) 本題以學(xué)生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過(guò)氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對(duì)濃度概念的理解、對(duì)氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用、有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作和簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力考察以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．題目有一定的難度．