Question

【題目】次氯酸鈉是家用消毒劑的有效成分。實驗室制備次氯酸鈉的裝置如下圖甲所示。

（1）裝置C中生成各物質的物質的量和溶液的溫度隨時間的變化如圖乙所示。t1分鐘后所發生主要反應的化學方程式為________________________。

（2）如果要減少NaClO3的生成，可以采取的方法是_________、___________(填兩種)。

（3）由裝置C中的溶液得到次氯酸鈉樣品。假設該次氯酸鈉樣品中混有的雜質為NaClO3或NaCl中的一種。稱取2.0225 g樣品于錐形瓶中，加水使其完全溶解，向溶液中加入200 mL 0.60 mol·L－1的FeSO4溶液(過量)，充分反應。再向溶液中滴加0.50 mol·L－1的KMnO4溶液，恰好完全反應時消耗KMnO4溶液20.00 mL。請計算樣品中NaClO的質量分數____________（寫出計算過程）。

已知：H＋＋ClO－＋Fe2＋→Cl－＋Fe3＋＋H2O

H＋＋ClO3-＋Fe2＋→Cl－＋Fe3＋＋H2O

H＋＋MnO4-＋Fe2＋→Mn2＋＋Fe3＋＋H2O（以上反應均未配平）

Answer 1

【答案】3Cl2＋6NaOH＝NaClO3＋5NaCl＋3H2O 緩慢滴加鹽酸 將裝置C置于冰水中 消耗KMnO4物質的量：0.5 mol·L－1×0.02 L＝0.01 mol ，與KMnO4反應的Fe2＋物質的量：0.01 mol×5＝0.05 mol，Fe2＋總物質的量：0.60 mol·L－1×0.2 L＝0.12 mol，與樣品反應的Fe2＋物質的量：0.12 mol－0.05 mol＝0.07 mol ，極限法討論：2.0225 g樣品全為NaClO，2n(NaClO)＝n(Fe2＋)，n(Fe2＋)＝2×(2.0225 g÷74.5 g·mol－1)＝0.0543 mol，2.0225 g樣品全為NaClO3，6n(NaClO3)＝n(Fe2＋)，n(Fe2＋)＝6×(2.0225 g÷106.5 g·mol－1)＝0.1139 mol，2.0225 g樣品全為NaCl，不消耗Fe2＋，故樣品中含的雜質為NaClO3 ，列方程組得：74.5n(NaClO)＋106.5n(NaClO3)＝2.0225 g ①，2n(NaClO)＋6n(NaClO3)＝0.07 mol ②，解方程組得：n(NaClO)＝0.02 mol， ω(NaClO)＝(0.02mol×74.5 g·mol－1÷2.0225g)×100%=73.67%

【解析】

根據圖示流程分析物質的制備、分離、提純的過程；根據有關物質的物質的量進行相關計算。

(1)由圖可知，濃鹽酸與高錳酸鉀反應生成Cl2，經過飽和氯化鈉溶液除去未反應的HCl，氯氣在C裝置中與氫氧化鈉反應，由圖乙可知，反應進行過程中，溫度升高，t1分鐘后，逐步生成NaClO3，則t1分鐘后所發生主要反應的化學方程式為：3Cl2＋6NaOH＝NaClO3＋5NaCl＋3H2O，

故答案為：3Cl2＋6NaOH＝NaClO3＋5NaCl＋3H2O；

(2)從圖乙可知，溫度越高，NaClO3越容易生成，所以若要減小NaClO3的生成率，可以降低反應裝置的溫度或減緩HCl氣體滴加速度，從而增大NaClO的產率，

故答案為：緩慢滴加鹽酸，將裝置C置于冰水中；

(3)根據已知條件配平可得到離子方程式為：8H＋＋MnO4-＋5Fe2＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O，消耗KMnO4物質的量：0.5mol·L－1×0.02L＝0.01 mol，與KMnO4反應的Fe2＋物質的量：0.01 mol×5＝0.05mol，則可推測出待測固體消耗n(Fe2+)=0.60mol·L－1×0.2L-0.05mol＝0.12 mol-0.05mol=0.07mol，再根據極限法討論：若2.0225 g樣品全為NaClO，2n(NaClO)＝n(Fe2＋)，n(Fe2＋)＝2×(2.0225g÷74.5g·mol－1)＝0.0543mol，2.0225g樣品全為NaClO3，6n(NaClO3)＝n(Fe2＋)，n(Fe2＋)＝6×(2.0225g÷106.5g·mol－1)＝0.1139 mol，2.0225 g樣品全為NaCl，不消耗Fe2＋，故樣品中一定含的雜質為NaClO3，剩余可根據離子方程式的等量關系列方程組：74.5n(NaClO)＋106.5n(NaClO3)＝2.0225g ①（混合物質量為2.0225g），

2n(NaClO)＋6n(NaClO3)＝0.07mol②[用n(NaClO)和n(NaClO3)表示n(Fe2+)]，解方程組得：n(NaClO)＝0.02mol，ω(NaClO)＝(0.02mol×74.5g·mol－1÷2.0225g)×100%=73.67%，

故答案為：消耗KMnO4物質的量：0.5mol·L－1×0.02L＝0.01mol ，與KMnO4反應的Fe2＋物質的量：0.01mol×5＝0.05mol，Fe2＋總物質的量：0.60mol·L－1×0.2L＝0.12mol，與樣品反應的Fe2＋物質的量：0.12mol－0.05mol＝0.07mol ，極限法討論：2.0225 g樣品全為NaClO，2n(NaClO)＝n(Fe2＋)，n(Fe2＋)＝2×(2.0225 g÷74.5 g·mol－1)＝0.0543 mol，2.0225 g樣品全為NaClO3，6n(NaClO3)＝n(Fe2＋)，n(Fe2＋)＝6×(2.0225g÷106.5 g·mol－1)＝0.1139 mol，2.0225g樣品全為NaCl，不消耗Fe2＋，故樣品中含的雜質為NaClO3 ，列方程組得：74.5n(NaClO)＋106.5n(NaClO3)＝2.0225g①，2n(NaClO)＋6n(NaClO3)＝0.07 mol②，解方程組得：n(NaClO)＝0.02 mol，ω(NaClO)＝(0.02mol×74.5 g·mol－1÷2.0225g)×100%=73.67%。