Question

2．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．利用下圖所示裝置制備亞氯酸鈉．

完成下列填空：
（1）裝置①中除燒杯外另一種玻璃儀器的名稱為球形干燥管．
（2）先關閉K₁、打開K₂、再打開分液漏斗旋塞，裝置②中產生ClO₂的化學方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O．
（3）當④中出現晶體后，則裝置④中的化學反應方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．然后關閉K₂、打開K₁，裝置①的作用吸收未反應的ClO₂，防止逸出污染空氣．
將裝置④中的溶液進行下列操作得到的晶體為NaClO₂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，得到成品．
（4）稱取1g所得亞氯酸鈉樣品于燒杯中，加過量酸化碘化鉀溶液，充分反應
（ClO₂^-+4I ^-+4H⁺→2H₂O+2I₂+Cl^-），得到25.00ml混合溶液．再用2.0mol/L Na₂S₂O₃標準液滴定（I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-），共消耗Na₂S₂O₃20.00ml．
①滴定時指示劑為淀粉溶液，達到滴定終點的現象為滴入最后一滴Na₂S₂O₃標準液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內不變色．
②該樣品中NaClO₂的質量分數為90.5%．

Answer 1

分析 本實驗產生污染性氣體，直接排放會污染環(huán)境，故需要尾氣處理，裝置①就是用堿吸收反應產生的ClO₂等尾氣；關閉K₁，裝置②中發(fā)生反應：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，生成ClO₂氣體，ClO₂氣體經裝置③進入裝置④，發(fā)生反應：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，得NaClO₂溶液，經蒸發(fā)結晶、過濾、洗滌、干燥等操作，得晶體NaClO₂•3H₂O．
（1）裝置①中除燒杯外另一種玻璃儀器為球形干燥管；
（2）亞硫酸鈉具有還原性，在反應中作還原劑；結合原子守恒可知，還有水生成，配平書寫方程式；
（3）裝置④反應后的溶液獲得NaClO₂晶體，故裝置④中生成NaClO₂，Cl元素的化合價降低，雙氧水應表現還原性，有氧氣生成，結合原子守恒可知，還有水生成，配平書寫方程式；裝置①可以吸收ClO₂，防止逸出污染空氣；
因為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，若要得到NaClO₂晶體，需在38-60℃得到晶體，故操作為趁熱過濾；用38-60℃的溫水洗滌；
（4）①有碘單質參和生成的反應，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色且半分鐘內不變色；
②根據化學反應可得關系式：NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，令樣品中NaClO₂的物質的量x，根據關系式計算．

解答 解：（1）裝置①中除燒杯外另一種玻璃儀器具有球形狀的玻璃儀器，為球形干燥管，
故答案為：球形干燥管；
（2）亞硫酸鈉具有還原性，在反應中作還原劑；裝置②中產生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；
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
（3）裝置④反應后的溶液獲得NaClO₂晶體，故裝置④中生成NaClO₂，Cl元素的化合價降低，雙氧水應表現還原性，有氧氣生成，結合原子守恒可知，還有水生成，配平后方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，裝置④中氣體反應，裝置內壓強降低，裝置③防止倒吸；裝置中有未反應的ClO₂，裝置①可以吸收未反應的ClO₂，防止逸出污染空氣；
因為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，若要得到NaClO₂晶體，需在38-60℃得到晶體，故操作為趁熱過濾，用38-60℃的溫水洗滌，
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；吸收未反應的ClO₂，防止逸出污染空氣；趁熱過濾；
（4）①有碘單質參和生成的反應，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色且半分鐘內不變色；
故答案為：淀粉溶液；滴入最后一滴Na₂S₂O₃標準液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內不變色；
②令樣品中NaClO₂的物質的量x，則：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，
1mol         4mol
x      20×10^-3×2mol
解得：x=1×10^-2mol，
m（NaClO₂）=0.01mol×90.5g/mol=0.905g，樣品中NaClO₂的質量分數=$\frac{0.905g}{1g}$×100%=90.5%，
故答案為：90.5%．

點評 本題考查亞氯酸鈉制備實驗的基本操作、亞氯酸鈉的性質及中和滴定等知識，理解原理是解題的關鍵，同時考查學生分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．