Question

【題目】二氧化氯(ClO2)與亞氯酸鈉(NaClO2)都具有強(qiáng)氧化性。兩者作漂白劑時(shí)，不傷害織物；作飲用水消毒劑時(shí)，不殘留異味。某研究性學(xué)習(xí)小組由二氧化氯制備亞氯酸鈉，并探究其性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)如下。

（資料査閱）①SO2可將 NaClO3還原為ClO2；② NaClO2酸化生成NaCl，并放出ClO2

實(shí)驗(yàn)步驟如下

I．組裝儀器并檢查氣密性。儀器組裝完畢(如圖所示)，關(guān)閉①②③三個(gè)止水夾及b活塞，打開a的活塞，向A的圓底燒瓶中注入水，檢查裝置的氣密性。

Ⅱ．制備亞氯酸鈉。在各裝置中分別加入相應(yīng)的試劑，關(guān)閉止水夾①③和b的活塞，打開止水夾②及a的活塞，向A的圓底燒瓶中滴入75％硫酸。

III．探究亞氯酸鈉的性質(zhì)。打開止水夾①和②，關(guān)閉止水夾③和a的活塞，通入一段時(shí)間空氣；關(guān)閉止水夾①和②，打開止水夾③和b的活塞，向C的三頸燒瓶中滴入稀硫酸。

試回答下列問題

(1)步驟1中，裝置氣密性良好的現(xiàn)象是_________；儀器a或b在使用前應(yīng)________。

(2)步驟Ⅱ中，B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________，C中H2O2的作用為_______。

(3)步驟Ⅲ中，先通入一段時(shí)間空氣的目的是________，試管D中的現(xiàn)象為_______。

(4)步驟Ⅲ中，開始時(shí)C中反應(yīng)緩慢，稍后產(chǎn)生氣體的速率卻迅速加快。試解釋可能的原因_____________________。

(5)步驟II，實(shí)驗(yàn)前若向C三頸燒瓶中加入25mL8.0mol/LH2O2溶液反應(yīng)，分離提純得到18.88gNaClO2晶體，則H2O2的有效利用率為________(保留兩位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】一段時(shí)間后，儀器a中液面不再下降 檢查是否漏水 SO2＋2NaClO3＝2ClO2＋Na2SO4 H2O2作還原劑 排出裝置中殘留的ClO2、SO2氣體，避免干擾實(shí)驗(yàn) 溶液由無色變藍(lán)色 反應(yīng)生成的Cl－起催化作用(或：該反應(yīng)放熱使溫度升高，反應(yīng)速率加快) 52%

【解析】

(1) 若裝置不漏氣，因裝置中氣體壓強(qiáng)增大，a中液體不能順利流下；根據(jù)分液漏斗的使用方法回答。

(2)步驟Ⅱ，B中SO2將 NaClO3還原為ClO2，C中用二氧化氯制備亞氯酸鈉，ClO2發(fā)生還原反應(yīng)。

(3) 裝置中殘留的ClO2、SO2氣體干擾NaClO2的檢驗(yàn)；C中加入硫酸生成的ClO2與 D試管中的KI反應(yīng)生成碘單質(zhì)。

(4)根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素分析。

(5)C中的反應(yīng)方程式是2ClO2＋2NaOH＋H2O2＝2NaClO2＋O2↑＋2H2O，根據(jù)方程式計(jì)算H2O2的有效利用率。

(1) 若裝置不漏氣，因裝置中氣體壓強(qiáng)增大，a中液體不能順利流下，所以現(xiàn)象是一段時(shí)間后，儀器a中液面不再下降；儀器a、b是分液漏斗，使用前要檢驗(yàn)是否漏水；

(2) 步驟Ⅱ，B中SO2將 NaClO3還原為ClO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2＋2NaClO3＝2ClO2＋Na2SO4，C中用二氧化氯制備亞氯酸鈉，ClO2發(fā)生還原反應(yīng)，H2O2作還原劑。

(3) 裝置中殘留的ClO2、SO2氣體干擾NaClO2的檢驗(yàn)，驟Ⅲ中，先通入一段時(shí)間空氣的目的是排出裝置中殘留的ClO2、SO2氣體，避免干擾實(shí)驗(yàn)；C中加入硫酸生成的ClO2與D試管中的KI反應(yīng)生成碘單質(zhì)，所以試管D中的現(xiàn)象為溶液由無色變藍(lán)色。

(4) NaClO2酸化生成NaCl，反應(yīng)生成的Cl－起催化作用；NaClO2與硫酸的反應(yīng)放熱使溫度升高，反應(yīng)速率加快。

(5)設(shè)參加反應(yīng)的H2O2的物質(zhì)的量是xmol；

2ClO2＋2NaOH＋H2O2＝2NaClO2＋O2↑＋2H2O，

1mol 181g

xmol 18.88g

X≈0.104mol，H2O2的有效利用率為52%。