Question

【題目】亞氯酸鈉( NaClO2)是一種高效氧化劑、漂白劑，主要用于棉紡、亞麻、紙漿漂白、水處理、殺菌滅藻、魚藥制造等行業(yè)。工業(yè)上可采用過氧化氫法，即在堿性條件下，用H2O2還原ClO2制備 NaClO2。某興趣小組模擬工業(yè)生產(chǎn)流程在實驗室中制備NaClO2，實驗裝置如圖1所示。回答下列問題：

已知：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。

①檢査裝置氣密性；②稱取10.65 g NaClO3加入200mL稀硫酸中，溶解，然后轉(zhuǎn)移到儀器a中；③量取適量H2O2加入100 mL NaOH濃溶液中，搖勻后轉(zhuǎn)移到儀器b中；④連接好裝置進(jìn)行實驗。

（1）裝置甲中空氣并不參與反應(yīng)，則裝置甲中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是___________。

（2）進(jìn)行實驗時，需要對裝置甲進(jìn)行水浴加熱，水浴加熱的優(yōu)點是________________。

（3）裝置丙的作用是_______________________________________________________。

（4）裝置乙中制取 NaClO2的離子方程式_________________________________。

（5）儀器b中的溶質(zhì)濃度對產(chǎn)品含量起到關(guān)鍵作用，溶質(zhì)濃度對產(chǎn)品含量的影響如圖2和圖3所示。結(jié)合兩圖信息，此時混合液中n(H2O2)/n(NaOH)=___________時為最佳，且H2O2的濃度為___________mol·L－1，其可能原因是_________________________________。

（6）實驗結(jié)束后，在適當(dāng)?shù)臈l件下處理b中的混合液，得到產(chǎn)品NaClO2·3H2O 9.39g。該實驗的產(chǎn)率為___________。(保留3位有效數(shù)字)

Answer 1

【答案】SO2+2ClO3-=2ClO2+SO42- 受熱均勻，便于控制溫度 吸收ClO2等有害氣體，防止污染環(huán)境 H2O2+2ClO2+2OH-=2ClO2-+O2+2H2O 0.6 2.4 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，會造成H2O2分解（或者過量的SO2會還原H2O2），所以n(H2O2)/n(NaOH)稍大于0.5，當(dāng)超過0.6時，NaClO2%變化不大，考慮經(jīng)濟因素，選擇比值為0.6時為最佳 65.0%

【解析】

（1）裝置甲利用NaClO3和Na2SO3在稀硫酸的酸化下，產(chǎn)生ClO2和硫酸鈉，據(jù)此寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式；

（2）水浴加熱的優(yōu)點是受熱均勻，便于控制溫度；

（3）ClO2為有害氣體，所以裝置丙的作用是吸收ClO2等有害氣體，防止污染環(huán)境；

（4）裝置乙中利用ClO2和H2O2在堿性條件下制備NaClO2，據(jù)此寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式；

（5）由圖3可知，n(H2O2)/n(NaOH) 為0.6時，NaClO2%達(dá)到60%，當(dāng)超過0.6時，NaClO2%變化不大，考慮經(jīng)濟因素，選擇比值為0.6時為最佳；由圖2可知，此時c(NaOH)=4mol/L，

則H2O2的濃度為4 mol·L－1×0.6=2.4mol·L－1；

（6）先根據(jù)NaClO3~NaClO2·3H2O計算出理論上可制得NaClO2·3H2O的質(zhì)量，再根據(jù)產(chǎn)率=×100%計算產(chǎn)率。

（1）裝置甲利用NaClO3和Na2SO3在稀硫酸的酸化下，產(chǎn)生ClO2和硫酸鈉，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是SO2+2ClO3-=2ClO2+SO42-；

因此，本題正確答案為：SO2+2ClO3-=2ClO2+SO42-；

（2）水浴加熱的優(yōu)點是受熱均勻，便于控制溫度；

因此，本題正確答案為：受熱均勻，便于控制溫度

（3）ClO2為有害氣體，所以裝置丙的作用是吸收ClO2等有害氣體，防止污染環(huán)境；

因此，本題正確答案為：吸收ClO2等有害氣體，防止污染環(huán)境；

（4）裝置乙中利用ClO2和H2O2在堿性條件下制備NaClO2，其中ClO2是氧化劑，H2O2的氧化產(chǎn)物是O2，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H2O2+2ClO2+2OH-=2ClO2-+O2+2H2O；

因此，本題正確答案為：H2O2+2ClO2+2OH-=2ClO2-+O2+2H2O；

（5）由圖3可知，n(H2O2)/n(NaOH) 為0.6時，NaClO2%達(dá)到60%，當(dāng)超過0.6時，NaClO2%變化不大，考慮經(jīng)濟因素，選擇比值為0.6時為最佳，由圖2可知，此時c(NaOH)=4mol/L，

則H2O2的濃度為4 mol·L－1×0.6=2.4mol·L－1；

因此，本題正確答案為：0.6；2.4；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，會造成H2O2分解（或者過量的SO2會還原H2O2），所以n(H2O2)/n(NaOH)稍大于0.5，當(dāng)超過0.6時，NaClO2%變化不大，考慮經(jīng)濟因素，選擇比值為0.6時為最佳；

（6）10.65 g NaClO3的物質(zhì)的量為=0.1mol，根據(jù)NaClO3~NaClO2·3H2O，

理論上可制得NaClO2·3H2O的質(zhì)量為0.1mol×144.5g/mol=14.45g，

該實驗的產(chǎn)率為×100%=65.0%，

因此，本題正確答案為：65.0%。