Question

【題目】亞氯酸鈉（NaClO2）是一種應用廣泛的高效氧化型漂白劑。以下是某小組模擬工業制法利用ClO2與H2O2在堿性條件下制備少量NaClO2的實驗裝置：

已知：（1）硫酸作酸化劑時，甲醇（CH3OH）可將NaClO3還原為ClO2。

（2）ClO2沸點為9.9℃，可溶于水，有毒，氣體中ClO2濃度較高時易發生爆炸。

（3）飽和NaClO2溶液在溫度低于38℃時析出晶體NaC1O23H2O，在溫度高于38℃時析出晶體NaClO2，高于60℃時分解生成NaClO3和NaCl。

回答下列問題：

（1）實驗前用濃硫酸與50%甲醇溶液配制混合溶液的操作是：___________。

（2）實驗過程中需要持續通入CO2的主要目的，一是可以起到攪拌作用，二是___________。

（3）裝置A中，若氧化產物為CO2，則氧化劑與還原劑的物質的量之比為___________。

（4）裝置B中生成NaClO2的化學方程式是____。

（5）從反應后的B溶液中制得NaClO2晶體的操作步驟是：a.___；b．_____；c．用38~60℃的熱水洗滌；d．在低于60oC的真空中蒸發，干燥。

（6）裝置C中C1O2與NaOH溶液反應生成等物質的量的兩種鈉鹽，其中一種為NaClO2，裝置C中C1O2與NaOH溶液反應的化學方程式為______。

（7）NaClO2純度測定：①稱取所得NaClO2樣品1.000g于燒杯中，加入適量蒸餾水過量的碘化鉀晶體，再滴入適量的稀硫酸，充分反應（C1O2－的還原產物為Cl－），將所得混合液配成250mL待測溶液；②取25.00mL待測液，用0.2000mol/LNa2S2O3標準液滴定(I2+2S2O32－=2I－+S4O62－)，以淀粉溶液做指示劑，判斷達到滴定終點時的現象為_____。重復滴定3次，測得Na2S2O3標準液平均用量為18.00mL，則該樣品中NaClO2的質量分數為____________。

Answer 1

【答案】將一定量的濃硫酸沿容器壁慢慢注入50%的甲醇溶液中，并不斷攪拌 降低ClO2的濃度（或減小ClO2的體積分數），防止爆炸 6:1 2ClO2+H2O2+2NaOH2NaClO2+O2+2H2O 控制在38～60℃之間蒸發濃縮 控制溫度在38～60℃之間趁熱過濾 2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O 溶液由藍色變無色，且30秒內不恢復藍色 81.45%

【解析】

為避免酸液沸騰而飛濺，將濃硫酸沿容器壁慢慢注入50%的甲醇溶液中，并不斷攪拌得到濃硫酸和甲醇的混合溶液。該混合液和NaClO3在三頸燒瓶中反應產生ClO2，ClO2和H2O2、NaOH在B中反應產生NaClO2，多余的ClO2用C中NaOH溶液吸收。

(1)濃硫酸密度大且溶于水放出大量的熱，所以，將濃硫酸與50%甲醇溶液配制混合溶液的操作是：將一定量的濃硫酸沿容器壁慢慢注入50%的甲醇溶液中，并不斷攪拌，故答案為：將一定量的濃硫酸沿容器壁慢慢注入50%的甲醇溶液中，并不斷攪拌；

(2)氣體中ClO2濃度較高時易發生爆炸，實驗過程中需要持續通入CO2的目的，一是攪拌作用，二是降低ClO2的濃度（或減小ClO2的體積分數），防止爆炸，故答案為：降低ClO2的濃度（或減小ClO2的體積分數），防止爆炸；

(3)裝置A中，CH3OH作還原劑，氧化產物為CO2，C元素化合價升高6，NaClO3是氧化劑，還原產物為ClO2，Cl元素化合價降低1，根據電子得失守恒可知，CH3OH與NaClO3的物質的量之比為1:6，即氧化劑與還原劑的物質的量之比為6:1，故答案為：6:1；

(4)ClO2和H2O2、NaOH在B中反應產生NaClO2，ClO2作氧化劑，還原產物為NaClO2，H2O2作還原劑，氧化產物是O2，結合電子得失守恒、原子守恒可得裝置B中方程式為：2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O，故答案為：2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O；

(5)飽和NaClO2溶液在溫度低于38℃時析出晶體NaC1O23H2O，高于60℃時分解，在38~60℃之間析出NaClO2，故要控制溫度在38~60℃之間蒸發濃縮，并且趁熱過濾除去母液，得到的晶體也要用38~60℃的熱水洗滌，在低于60oC的真空中蒸發，干燥，故答案為：控制在38～60℃之間蒸發濃縮；控制溫度在38～60℃之間趁熱過濾；

(6)C1O2與NaOH溶液反應生成等物質的量的兩種鈉鹽，其中一種為NaClO2，Cl元素的化合價降低1，則另一種產物必為NaClO3，結合原子守恒可知，另一種產物為H2O，即C1O2與NaOH溶液反應的化學方程式為2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O，故答案為：2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O；

(7)NaClO2將I-氧化成I2，加入淀粉碘化鉀，溶液為藍色，用Na2S2O3滴定溶液由藍色變為無色，且30s內不恢復為藍色，說明I2消耗完，此時為滴定終點。滴定消耗Na2S2O3物質的量=0.2000mol/L×18mL×10-3=3.6×10-3mol，根據得失電子守恒有以下關系：NaClO2～Cl-～4e-～4I-～2I2～4Na2S2O3，故3.6×10-3mol Na2S2O3對應NaClO2的物質的量==9×10-4mol，則1.000g樣品中NaClO2的物質的量n=9×10-4×10mol=9×10-3mol，質量m=9×10-3mol×90.5g/mol=0.8145g，則該樣品中NaClO2的質量分數==81.45%，故答案為：溶液由藍色變無色，且30秒內不恢復藍色；81.45%。