Question

20．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，適當條件下可結(jié)晶析出NaClO₂•3H₂O．
②純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．
③160g•L^-1 NaOH溶液是指160g NaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）160g•L^-1 NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為4mol/L．若要計算該溶液的質(zhì)量分數(shù)，還需要的一個條件是溶液的密度（用文字說明）．
（2）發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是b（選填序號）．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強酸性  b．稀釋ClO₂以防止爆炸  c．將NaClO₃氧化成ClO₂
（3）吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
（4）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實驗操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾
要得到更純的NaClO₂•3H₂O晶體必須進行的操作是重結(jié)晶（填操作名稱）
（5）經(jīng)查閱資料知道：當pH≤2.0時，ClO₂^-能被I^-完全還原成Cl^-；
溶液中Na₂S₂O₃能與I₂反應(yīng)生成NaI和Na₂S₄O₆．
欲測定成品中NaClO₂•3H₂O的含量，現(xiàn)進行如下操作：

步驟I	稱取樣品w g配成溶液置于錐形瓶中，并調(diào)節(jié)pH≤2.0
步驟II	向錐形瓶中加入足量KI 晶體，充分攪拌，并加入少量指示劑
步驟III	用c mol/L的Na2S2O3溶液滴定

①步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，
步驟Ⅲ中達到滴定終點時的現(xiàn)象是滴入最后一滴標準溶液，溶液由藍色變化為無色且半分鐘不變化．
②若上述滴定操作中用去了V mL Na₂S₂O₃溶液，則樣品中NaClO₂•3H₂O的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{9.05×1{0}^{-2}Vc}{4W}$×100%（用字母表示）．

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，過濾洗滌得到晶體，
（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少，160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH，令溶液體積為1L，計算氫氧化鈉的物質(zhì)的量，利用c=$\frac{n}{V}$計算氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度；若計算該溶液的質(zhì)量分數(shù)，則需要知道溶液的總質(zhì)量，由m=ρV分析；
（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．據(jù)此解答．
（3）根據(jù)題目信息并運用氧化還原反應(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，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生．據(jù)此書寫方程式．
溫度過高，H₂O₂容易分解；
（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，通過過濾得到粗晶體．得到的粗晶體經(jīng)過重結(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．溶液顏色藍色變化為無色分析判斷反應(yīng)終點；
②依據(jù)ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反應(yīng)的定量關(guān)系計算得到；

解答 解：（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少，160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH，令溶液體積為1L，則160gNaOH的物質(zhì)的量為$\frac{160g}{40g/mol}$=4mol，所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=$\frac{4mol}{1L}$=4mol/L；若計算該溶液的質(zhì)量分數(shù)，則需要知道溶液的總質(zhì)量，由m=ρV，可知還需要知道溶液的密度；
故答案為：4mol/L；溶液的密度；
（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：b．
（3）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，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過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）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，通過過濾得到粗晶體，得到的粗晶體經(jīng)過重結(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、過濾；重結(jié)晶．
（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．溶液顏色藍色變化為無色分析判斷反應(yīng)終點，滴入最后一滴標準溶液，溶液由藍色變化為無色且半分鐘不變化，
故答案為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，滴入最后一滴標準溶液，溶液由藍色變化為無色且半分鐘不變化；
②依據(jù)ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反應(yīng)的定量關(guān)系計算得到，設(shè)NaClO₂，
ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃+
1             4
x             cV×10^-3mol
x=$\frac{cV×1{0}^{-3}}{4}$
樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{\frac{cV×1{0}^{-3}}{4}mol×90.5g/mol}{Wg/mol}$×100%=$\frac{9.05×1{0}^{-2}Vc}{4W}$×100%，
故答案為：$\frac{9.05×1{0}^{-2}Vc}{4W}$×100%；

點評 本題以學生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識的運用、有關(guān)實驗操作和簡單實驗設(shè)計能力考察以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目有一定的難度．