Question

【題目】亞氯酸鈉(NaClO2)和 ClO2 都是重要的漂白劑。通常情況下，NaClO2 也是一種重要的殺菌消毒劑；ClO2是一種具有強(qiáng)氧化性的黃色氣體，常用于水的凈化和紙漿、紡織品的漂白。

Ⅰ.NaClO2的一種生產(chǎn)工藝如下：

已知：NaClO2飽和溶液，在溫度低于38℃時(shí)，析出的晶體是NaClO23H2O；高于38℃時(shí)析出的晶體是 NaClO2；高于 60℃時(shí)，NaClO2 分解成NaClO3 和NaCl。

（1）寫(xiě)出“反應(yīng)”步驟中的還原產(chǎn)物：__________。

（2）“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Ca2+和 Mg2+，要加入的試劑分別為：____

（3）“尾氣吸收”是吸收“電解”過(guò)程排出的少量ClO2。寫(xiě)出此吸收反應(yīng)的離子方程式：___________

（4）“結(jié)晶、干燥”獲得 NaClO2 產(chǎn)品的操作步驟為：①減壓，55℃蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過(guò)濾；③______；④38℃~60℃干燥，得到產(chǎn)品。

Ⅱ.檢測(cè)自來(lái)水中殘留ClO2方法如下：已知：①ClO2存在于pH為4～6的溶液中，ClO2—存在于中性溶液中；②2Na2S2O3＋I(xiàn)2=Na2S4O6＋2NaI。

（5）取 0.5L 水樣，加入一定量的碘化鉀，用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，再加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)。寫(xiě)出ClO2與碘化鉀反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________。

（6）向（5）所得溶液中滴加 5.00×10—5mol·L-1的Na2S2O3溶液至恰好反應(yīng)，消耗Na2S2O3溶液 20.00mL，該水樣中ClO2的濃度是_______mg·L-1。

（7）滴定完成后，向（6）所得溶液中加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1～3。不同pH環(huán)境中粒子種類(lèi)如下圖所示：

在步驟(3)過(guò)程中，溶液又呈藍(lán)色，其原因是_________。

Answer 1

【答案】ClO2Na2CO3溶液、NaOH溶液2ClO2＋H2O2＋2OH—=2ClO2—＋2H2O＋O2用 38℃—60℃的溫水洗滌2ClO2＋2KI=2KClO2＋I(xiàn)20.135ClO2—在酸性環(huán)境中又將I—氧化為I2，淀粉遇I2變藍(lán)色

【解析】

（1） “反應(yīng)”步驟中硫酸、二氧化硫、NaClO3反應(yīng)生成NaHSO4、ClO2，根據(jù)化合價(jià)變化分析還原產(chǎn)物；（2）粗鹽精制時(shí)，用生成碳酸鈣、氫氧化鎂沉淀的方法除去Ca2+和 Mg2+；(3)根據(jù)流程圖可知，“尾氣吸收”是用氫氧化鈉、H2O2吸收“電解”過(guò)程中排出的少量ClO2，生成NaClO2，根據(jù)得失電子守恒可知，產(chǎn)物中還有氧氣；(4)因?yàn)?/span>NaClO2飽和溶液在溫度低于38℃時(shí)析出的晶體是NaClO23H2O，高于38℃時(shí)析出晶體是NaClO2，高于60℃時(shí)NaClO2分解成NaClO3和NaCl，若要得到NaClO2晶體，需在38-60℃得到晶體，用38-60℃的溫水洗滌；（5）根據(jù)已知：ClO2存在于pH為4～6的溶液中，ClO2-存在于中性溶液中；向含有ClO2的水樣中，加入一定量的碘化鉀，用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，再加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)，說(shuō)明生成碘單質(zhì)和KClO2。（6）根據(jù)2ClO2＋2KI=2KClO2＋I(xiàn)2、2Na2S2O3＋I(xiàn)2=Na2S4O6＋2NaI，找出關(guān)系式，2ClO2--I2--2S2O32-，根據(jù)關(guān)系式計(jì)算水樣中ClO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（7）向(6)所得溶液中加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1～3，ClO2-表現(xiàn)氧化性，被還原為Cl-；

（1） “反應(yīng)”步驟中硫酸、二氧化硫、NaClO3反應(yīng)生成NaHSO4、ClO2，NaClO3中氯元素化合價(jià)降低生成ClO2，所以還原產(chǎn)物是ClO2；（2）粗鹽精制時(shí)，用生成碳酸鈣、氫氧化鎂沉淀的方法除去Ca2+和 Mg2+，要加入的試劑分別為Na2CO3溶液、NaOH溶液；(3)根據(jù)流程圖可知，“尾氣吸收”是用氫氧化鈉、H2O2吸收“電解”過(guò)程中排出的少量ClO2，生成NaClO2和氧氣，反應(yīng)離子方程式是2ClO2＋H2O2＋2OH-=2ClO2-＋2H2O＋O2；(4)根據(jù)以上分析，“結(jié)晶、干燥”獲得 NaClO2 產(chǎn)品的操作步驟為：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；④38℃~60℃干燥，得到產(chǎn)品。（5）向含有ClO2的水樣中，加入一定量的碘化鉀，用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，再加入淀粉溶液，溶液變藍(lán)，說(shuō)明生成碘單質(zhì)和KClO2，反應(yīng)方程式是2ClO2＋2KI=2KClO2＋I(xiàn)2。

（6）設(shè)水樣中ClO2的質(zhì)量為x mg

2ClO2 -- I2 -- 2S2O32-，

135000mg 2mol

Xmg 5.00×10—5mol·L-1 0.02L

X=0.0675mg

水樣中ClO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.135 mg·L-1 ；

（7）向(6)所得溶液中加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1～3，ClO2-在酸性環(huán)境中又將I-氧化為I2，淀粉遇I2變藍(lán)色。