Question

7．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晶體按如圖裝置進(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）裝置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）已知裝置B中的產(chǎn)物有ClO₂氣體，則裝置B中反應(yīng)的方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；裝置D中反應(yīng)生成NaClO₂的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；反應(yīng)后的溶液中陰離子除了ClO₂^-、ClO₃^-、Cl^-、ClO^-、OH^-外還可能含有的一種陰離子是SO₄^2-；檢驗(yàn)該離子的方法是取少量反應(yīng)后的溶液，先加足量的鹽酸，再加BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說(shuō)明含有SO₄^2-；
（3）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；
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：樣品雜質(zhì)分析與純度測(cè)定
（4）測(cè)定樣品中NaClO₂的純度．測(cè)定時(shí)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①準(zhǔn)確稱(chēng)取所得亞氯酸鈉樣品m g于燒杯中，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)（已知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺═2H₂O+2I₂+Cl^-）；將所得混合液配成250mL待測(cè)溶液．
②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，至滴定終點(diǎn)．重復(fù)2次，測(cè)得平均值為V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為滴加最后一滴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，說(shuō)明到達(dá)滴定終點(diǎn)．該樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{226.25cV}{m}$（用含m、c、V的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 裝置B中制備得到ClO₂，所以B中為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用下生成ClO₂和Na₂SO₄，反應(yīng)方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
C可防止倒吸，起到安全瓶的作用；D中加入過(guò)氧化氫和氫氧化鈉，在低溫下與ClO₂反應(yīng)生成NaClO₂，反應(yīng)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
A和E都為尾氣處理裝置，防止污染大氣；
（1）裝置D中發(fā)生氣體反應(yīng)，裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，裝置C的作用是安全瓶，防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）裝置B中制備得到ClO₂，所以B中反應(yīng)為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，裝置D反應(yīng)后的溶液獲得NaClO₂晶體，裝置D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，結(jié)合原子守恒可知，還有水生成，配平書(shū)寫(xiě)方程式；B制得的氣體中含有SO₂，在裝置D中被氧化生成硫酸，可以用利用硫酸鋇是白色沉淀檢驗(yàn)硫酸根；
（3）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；
（4）②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)；
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)方程式計(jì)算x值，根據(jù)m=nM計(jì)算次氯酸鈉質(zhì)量，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{次氯酸鈉質(zhì)量}{樣品質(zhì)量}$．

解答 解：裝置B中制備得到ClO₂，所以B中為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用下生成ClO₂和Na₂SO₄，反應(yīng)方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
C可防止倒吸，起到安全瓶的作用；D中加入過(guò)氧化氫和氫氧化鈉，在低溫下與ClO₂反應(yīng)生成NaClO₂，反應(yīng)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
A和E都為尾氣處理裝置，防止污染大氣；
（1）裝置D中發(fā)生氣體反應(yīng)，裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，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：防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）裝置B中制備得到ClO₂，所以B中反應(yīng)為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，反應(yīng)的方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2 ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，裝置D反應(yīng)后的溶液獲得NaClO₂晶體，裝置D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，結(jié)合原子守恒可知，還有水生成，配平后方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，B制得的氣體中含有SO₂，在裝置D中被氧化生成硫酸，溶液中可能存在SO₄^2-，用氯化鋇溶液檢驗(yàn)SO₄^2-，具體操作：取少量反應(yīng)后的溶液，先加足量的鹽酸，再加BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說(shuō)明含有SO₄^2-，
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；SO₄^2-；取少量反應(yīng)后的溶液，先加足量的鹽酸，再加BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說(shuō)明含有SO₄^2-；
（3）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和NaCl；
（4）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令樣品中NaClO₂的物質(zhì)的量xmol，將所得混合液配成250mL待測(cè)溶液，移取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中則25.00mL次氯酸鈉溶液中次氯酸鈉的物質(zhì)的量為0.1xmol，
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，
1mol                4mol
0.1xmol c mol•L^-1×V×10^-3L
故1mol：4mol=0.1xmol：（ c mol•L^-1×V×10^-3L）
x=$\frac{cmol/L×V×1{0}^{-3}L×1mol}{4mol×0.1mol}$=2.5×10^-3c•V，
次氯酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{2.5×1{0}^{-3}cVmol×90.5g/mol}{mg}$=$\frac{226.25cV}{m}$，
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，說(shuō)明到達(dá)滴定終點(diǎn)；
$\frac{226.25cV}{m}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，為高考常見(jiàn)題型，涉及離子檢驗(yàn)、方程式的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，明確反應(yīng)原理、離子檢驗(yàn)方法、方程式的計(jì)算方法等知識(shí)點(diǎn)是解本題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作及評(píng)價(jià)、化學(xué)反應(yīng)原理的掌握及應(yīng)用等能力，知道各個(gè)裝置的作用及可能發(fā)生的反應(yīng)，題目難點(diǎn)中等．