Question

【題目】亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的消毒劑，可用ClO2為原料制取。某化學(xué)興趣小組同學(xué)展開(kāi)對(duì)漂白劑亞氯酸鈉(NaClO2)的研究。

已知：飽和NaClO2溶液在溫度低于38 ℃時(shí)析出的晶體是NaClO2·3H2O，高于38 ℃時(shí)析出的晶體是NaClO2，高于60 ℃時(shí) NaClO2分解成NaClO3和NaCl。Ba(ClO2)2可溶于水。利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(1)裝置①的作用是________，裝置④中反應(yīng)生成NaClO2的離子方程式為______ 。

(2)從裝置④反應(yīng)后的溶液中獲得NaClO2晶體的操作步驟為：①_______，55 ℃蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過(guò)濾；③用38~60 ℃的溫水洗滌；④___________________，得到成品。如果撤去④中的冷水浴，可能導(dǎo)致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是______________。

(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)所得NaClO2晶體是否含有雜質(zhì)Na2SO4 ： _______________________。

(4)為了測(cè)定NaClO2粗品的純度，取10.0 g上述初產(chǎn)品溶于水配成1 L溶液，取出10 mL溶液于錐形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，充分反應(yīng)后(NaClO2被還原為Cl-，雜質(zhì)不參加反應(yīng))，加入2~3滴淀粉溶液，用0.20 mol·L-1的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定，達(dá)到注定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為：_____________________________________________。重復(fù)3次，消耗Na2S2O3溶液的體積依次為：19.50 mL、20.50 mL、22.00 mL，則NaClO2粗品的純度為_____。(提示：2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)。

Answer 1

【答案】吸收多余的ClO2氣體，防止污染環(huán)境 2OH-+2ClO2+H2O2=2ClO2-+2H2O+O2 減壓 低于60 ℃干燥 NaClO3和NaCl 取少量晶體溶于蒸餾水，滴加幾滴BaCl2溶液，若有白色沉淀出現(xiàn)，則含有Na2SO4，若無(wú)白色沉淀出現(xiàn)，則不含Na2SO4 滴入最后一滴 Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液 ，溶液藍(lán)色褪去且半分鐘內(nèi)顏色不再變化 90.5%

【解析】

裝置②中制備得到ClO2，所以三頸瓶中反應(yīng)為NaClO3和Na2SO3在濃H2SO4的作用生成 ClO2和Na2SO4，二氧化氯和氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO2，②中可能發(fā)生Na2SO3+H2SO4（濃）=Na2SO4+SO2↑+H2O，產(chǎn)生的SO2被帶入④中，SO2與H2O2反應(yīng)生成硫酸鈉。由題目信息可知，應(yīng)控制溫度38℃～60℃，溫度低于38℃時(shí)析出的晶體是NaClO2·3H2O，高于38℃時(shí)析出的晶體是NaClO2，高于60℃時(shí)NaClO2分解成NaClO3和NaCl；裝置③的作用是安全瓶，有防倒吸作用，從裝置④的溶液獲得NaClO2晶體，需要蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、洗滌、干燥，裝置①⑤是吸收多余氣體防止污染，據(jù)此解答。

(1)本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生污染性氣體，直接排放會(huì)污染環(huán)境，故需要尾氣處理，裝置①就是用堿吸收反應(yīng)產(chǎn)生的ClO2等尾氣，當(dāng)關(guān)閉K2打開(kāi)K1時(shí)，可以吸收反應(yīng)產(chǎn)生的ClO2氣體，防止污染環(huán)境；裝置④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：；

(2)高于60℃時(shí)分解成NaClO3和NaCl，所以在減壓條件下于蒸發(fā)結(jié)晶，以防NaClO2分解；時(shí)析出晶體是，為防止析出晶體，應(yīng)趁熱過(guò)濾，所以應(yīng)控制溫度38℃60℃進(jìn)行洗滌，則從裝置④反應(yīng)后的溶液中獲得NaClO2晶體的操作步驟為：①減壓，55 ℃蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過(guò)濾；③用38～60 ℃的溫水洗滌；④低于60 ℃干燥，得到成品。如果撤去④中的冷水浴，溫度升高，分解成NaClO3和NaCl，可能導(dǎo)致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是NaClO3和NaCl；

(3)檢驗(yàn)所得NaClO2晶體是否含有雜質(zhì)Na2SO4，可以通過(guò)檢驗(yàn)硫酸根實(shí)現(xiàn)，即取少量晶體溶于蒸餾水，滴加幾滴BaCl2溶液，若有白色沉淀出現(xiàn)，則含有Na2SO4，若無(wú)白色沉淀出現(xiàn)，則不含Na2SO4；

(4)碘遇淀粉變藍(lán)色，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，碘反應(yīng)完全，滴加最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色且半分鐘內(nèi)不變色，說(shuō)明到達(dá)滴定終點(diǎn)；重復(fù)3次，消耗Na2S2O3溶液的體積依次為：19.50 mL、20.50 mL、22.00 mL（誤差大，舍去），平均值為20.00mL，根據(jù)關(guān)系式NaClO2～2I2～4NaS2O3可知NaClO2的純度為。