Question

15．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種強氧化性漂白劑，在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在．NaClO₂ 飽和溶液在低于38℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出晶體是NaCl0₂，高于60℃時NaCl0₂分解成NaClO₃和NaCl．工業(yè)生產NaClO₂的主要流程如下：

請回答下列問題：
（1）在無隔膜電解槽中電解飽和NaCI溶液生產氯酸鈉時，陰極產物是H₂和NaOH．
（2）裝置I中反應時須使NaClO₃稍微過量，目的是防止生成的ClO₂氣體中混有SO₂雜質，引起產品不純．
（3）裝置Ⅱ中發(fā)生反應的離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O．該反應須保證溶液的堿性在一定pH范圍內，下列可精確檢測反應過程中溶液酸堿性，且對NaCl0₂的純度和產率不會造成影響的是c．
a．酚酞試液       b．pH試紙      c．pH計
（4）裝置Ⅰ中生成物A的化學式是Na₂SO₄，為降低生產成本，實現(xiàn)物質的再利用，用裝置Ⅲ電解A的飽和溶液，部分產物可作為裝置Ⅰ和裝置Ⅱ的反應物，其中可為裝置Ⅱ提供的物質為C（選填“B”、“C”）．
（5）從裝置Ⅱ反應后的溶液獲得NaCl0₂晶體的操作步驟為：①減壓，55℃蒸發(fā)結晶；②趁熱過濾；③用38-
60℃的溫水洗滌；④低于60℃干燥，得到產品，采取“減壓蒸發(fā)”而不用“常壓蒸發(fā)”的原因是常壓蒸發(fā)溫度過高，NaClO₂容易分解．
（6）某學習小組用碘最法測定產品中NaCl0₂的含量，實驗如下：
a．準確稱取所得NaCl0₂樣品1.0g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，將所得混合液配成250mL待測溶液．（己知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂0+2I₂+Cl^-）
b．移取25.00mL待測溶液于錐形瓶中，加幾滴淀粉溶液，用0.2000mol•L^-1 Na₂S₂0₃標準液滴定至終點．重復滴定2次．（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）
①達到滴定終點時的現(xiàn)象為滴入最后一滴標準溶液，溶液由藍色變化為無色且半分鐘不變化．某次滴定達到終點時滴定管液面刻度如圖，讀數(shù)為22.40．
②若3次滴定平均消耗Na₂S₂0₃溶液的體積為20.00mL，則樣品中NaCl0₂的質量分數(shù)為90.5%．

Answer 1

分析 飽和NaCl溶液在無隔膜電解槽中電解陽極得到NaClO₃，陰極得到氫氣；裝置I中NaClO₃在酸性條件下被Na₂SO₃還原成ClO₂，同時得到氧化產物A為Na₂SO₄；ClO₂在堿性條件下與雙氧化水混合，被還原為NaClO₂，同時得氧化產物a為氧氣；裝置Ⅲ有離子隔膜的電解槽電解Na₂SO₄溶液，可知氣體a為O₂，該極為陽極，OH^-放電，c（H⁺）增大，SO₄^2-移向該極，所以B為硫酸溶液，陰極生成氫氣，H⁺放電，生成C為NaOH；據此分析答題：
（1）根據工藝流程圖無隔膜電解槽陰極周圍溶液里H⁺得電子發(fā)生還原反應生成氫氣；
（2）裝置I中NaClO₃在酸性條件下被Na₂SO₃還原成ClO₂，NaClO₃稍微過量，則Na₂SO₃完全被氧化成硫酸鈉，否則過剩的Na₂SO₃會與稀硫酸反應生成SO₂；
（3）Ⅱ中發(fā)生二氧化氯與雙氧水在堿性條件下反應生成NaClO₂和氧氣，根據電子得失守恒分析配平；酚酞試紙只能測定溶液的酸堿性并污染溶液，pH試紙只能粗略測定溶液的pH，而pH計可準確測定溶液的pH；
（4）裝置I中NaClO₃在酸性條件下被Na₂SO₃還原成ClO₂，同時得到氧化產物A為Na₂SO₄；裝置Ⅲ有離子隔膜的電解槽電解Na₂SO₄溶液，得到B為硫酸溶液，生成C為NaOH，可結合裝置Ⅱ中發(fā)生的反應判斷；
（5）減壓蒸餾可降低沸點，而從裝置Ⅱ反應后的溶液獲得的NaCl0₂晶體受熱易分解；
（6）①滴定過程中發(fā)生反應是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全還原成Cl^-，碘離子被氧化為碘單質，溶液中Na₂S₂O₃能與I₂反應：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆．溶液顏色藍色變化為無色分析判斷反應終點；滴定管讀數(shù)應精確到0.01mL，且每一小隔為0.01mL；
②依據ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反應的定量關系計算得到；

解答 解：飽和NaCl溶液在無隔膜電解槽中電解陽極得到NaClO₃，陰極得到氫氣；裝置I中NaClO₃在酸性條件下被Na₂SO₃還原成ClO₂，同時得到氧化產物A為Na₂SO₄；ClO₂在堿性條件下與雙氧化水混合，被還原為NaClO₂，同時得氧化產物a為氧氣；裝置Ⅲ有離子隔膜的電解槽電解Na₂SO₄溶液，可知氣體a為O₂，該極為陽極，OH^-放電，c（H⁺）增大，SO₄^2-移向該極，所以B為硫酸溶液，陰極生成氫氣，H⁺放電，生成C為NaOH；據此分析答題：
（1）根據工藝流程圖無隔膜電解槽陰極H⁺發(fā)生還原反應生成氫氣，同時破壞水的電離平衡，溶液里OH^-濃度增大，得到NaOH，故答案為：H₂和NaOH；
 （2）裝置I中為防止Na₂SO₃過量并與稀硫酸反應生成SO₂，使得生成的ClO₂不純，需使NaClO₃稍微過量，故答案為：防止生成的ClO₂氣體中混有SO₂雜質，引起產品不純；
（3）Ⅱ中發(fā)生二氧化氯與雙氧水在堿性條件下反應生成NaClO₂和氧氣，所以方程式為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂+2H₂O；可選擇pH計準確測定溶液的PH，且不污染溶液，故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂+2H₂O；c；
（4）裝置Ⅰ中亞硫酸鈉的氧化產物為硫酸鈉，裝置Ⅱ中需要提供足量NaOH，而裝置Ⅲ電解產生C為NaOH，故答案為：Na₂SO₄；C；
（5）常壓蒸餾與減壓蒸餾的區(qū)別就是減壓蒸餾時可降低溶液的沸點，而NaClO₂高溫易分解，則就選擇減壓蒸餾，避免晶體分解，故答案為：常壓蒸發(fā)溫度過高，NaClO₂容易分解；
（6）①步驟Ⅱ中發(fā)生反應是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全還原成Cl^-，碘離子被氧化為碘單質，離子方程式為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，溶液中Na₂S₂O₃能與I₂反應：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆．溶液顏色藍色變化為無色分析判斷反應終點，滴入最后一滴標準溶液，溶液由藍色變化為無色且半分鐘不變化；滴定管內液面對應讀數(shù)為22.40；
故答案為：滴入最后一滴標準溶液，溶液由藍色變化為無色且半分鐘不變化；22.40；
②依據ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反應的定量關系計算得到，設NaClO₂物質的量為x，
ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃
1              4
x            0.20mol/L×20×10^-3L
x=$\frac{0.20mol/L×20×1{0}^{-3}L}{4}$=1×10^-3mol
樣品中NaClO₂的質量分數(shù)=$\frac{1×1{0}^{-3}mol×\frac{250}{25}×90.5g/mol}{1.0g}$×100%=90.5%，
故答案為：90.5%；

點評 本題以學生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應相關知識的運用、有關實驗操作和簡單實驗設計能力考察以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目有一定的難度．