Question

13．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種高效氧化劑、漂白劑．已知：NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出晶體是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．利用圖1所示裝置制備亞氯酸鈉．裝置②反應容器為三頸燒瓶．

完成下列填空：
（1）組裝好儀器后，檢查整套裝置氣密性的操作是：關閉分液漏斗活塞，打開K₁、K₂，向①⑤中加水沒過干燥管下端，用酒精燈微熱三頸燒瓶，若①⑤處有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，一段時間后，①⑤干燥管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱，說明整套裝置氣密性良好．
（2）裝置②中產(chǎn)生ClO₂的化學方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O．裝置④中發(fā)生反應的離子方程式為2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂．
（3）從裝置④反應后的溶液獲得NaClO₂晶體的操作步驟為：
①減壓，55℃蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過濾；③用38℃～60℃熱水洗滌；④低于60℃干燥，得到成品．
（4）目前已開發(fā)出用電解法制取ClO₂的新工藝．
①圖2是用石墨作電極，一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂的示意圖．則陽極產(chǎn)生C1O₂的電極反應為Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺．
②電解一段時間，當陰極產(chǎn)生的氣體體積為112mL（標準狀況）時，停止電解．通過陽離子交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.01mol．
（5）準確稱取所得亞氯酸鈉樣品10g于燒杯中，加入適量蒸餾水和過量的碘化鉀晶體，再滴入適量的稀硫酸，充分反應（ClO₂^-+4I^-+4H⁺═2H₂O+2I₂+Cl^-）．將所得混合液配成250mL待測溶液．配制待測液需用到的定量玻璃儀器是250mL容量瓶；取25.00mL待測液，用2.0mol•L^-1Na₂S₂O₃標準液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），以淀粉溶液做指示劑，達到滴定終點時的現(xiàn)象為滴入最后一滴Na₂S₂O₃標準液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色．重復滴定2次，測得Na₂S₂O₃溶液平均值為20.00mL．該樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)為90.5%．

Answer 1

分析 （1）利用氣體熱脹冷縮、容器內(nèi)外形成壓強差檢驗氣密性；
（2）裝置②中亞硫酸鈉具有還原性，在反應中作還原劑；結(jié)合原子守恒可知，還有水生成，配平書寫方程式，④中發(fā)生反應為二氧化氯在堿性溶液中和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應生成NaClO₂，O₂和H₂O；
（3）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，注意溫度控制；
（4）①由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應，同時生成氫離子；
②在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，根據(jù)n=$\frac{V}{Vm}$計算氫氣的物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算陽離子的物質(zhì)的量；
（5）①配制溶液的定量儀器是容量瓶，容量瓶要指明規(guī)格；
②有碘單質(zhì)參和生成的反應，一般采用淀粉溶液做指示劑，該反應是Na₂S₂O₃標準液滴定碘，終點溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；
計算時一般找出關系式，由此進行計算，關系式為ClO₂^---2I₂--4S₂O₃^2-，n（ClO₂^-）=$\frac{1}{4}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{4}$×20×10^-3×2=0.01mol，m（NaClO₂）=0.01×90.5=9.05g，計算得到樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）組裝好儀器后，檢查整套裝置氣密性的操作是關閉分液漏斗活塞，打開K₁、K₂，向①⑤中加水沒過干燥管下端，用酒精燈微熱三頸燒瓶，若①⑤處有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，一段時間后，①⑤干燥管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱，說明整套裝置氣密性良好，
故答案為：關閉分液漏斗活塞，打開K₁、K₂，向①⑤中加水沒過干燥管下端，用酒精燈微熱三頸燒瓶，若①⑤處有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，一段時間后，①⑤干燥管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱，說明整套裝置氣密性良好；
（2）亞硫酸鈉具有還原性，在反應中作還原劑；裝置②中產(chǎn)生ClO₂的反應是氯酸鈉在酸性溶液中氧化亞硫酸鈉為硫酸鈉，本身被還原為二氧化氯，反應的化學方程式應為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，④中發(fā)生反應為二氧化氯在堿性溶液中和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應生成NaClO₂，O₂和H₂O，反應的離子方程式為2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂，
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂；
（3）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，應趁熱過濾，由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃進行洗滌，低于60℃干燥，
故答案為：趁熱過濾；用38℃～60℃熱水洗滌；
（4）①由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應，同時生成氫離子，電極反應式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
故答案為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；
②在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，故交換膜的陽離子的物質(zhì)的量為0.005mol×2=0.01mol，故答案為：0.01；
（5）①將所得混合液配成250mL待測溶液．配制待測液需用到的定量玻璃儀器是250mL容量瓶，容量瓶要指明規(guī)格，則選擇250mL容量瓶，故答案為：250mL容量瓶；
②有碘單質(zhì)參和生成的反應，一般采用淀粉溶液做指示劑，該反應是Na₂S₂O₃標準液滴定碘，滴入最后一滴Na₂S₂O₃標準液，終點溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；
由關系式為ClO₂^---2I₂--4S₂O₃^2-，n（ClO₂^-）=$\frac{1}{4}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{4}$×20×10^-3×2=0.01mol，m（NaClO₂）=0.01×90.5=9.05g，
樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{9.05g}{10g}$×100%=90.5%；
故答案為：滴入最后一滴Na₂S₂O₃標準液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；90.5%．

點評 本題考查了物質(zhì)制備的實驗工廠、實驗步驟、實驗儀器的分析判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．