Question

20．亞氯酸鈉（NaClO₂）是重要漂白劑．探究小組開展如下實驗，回答下列問題：
實驗Ⅰ：制取NaClO₂晶體按如圖裝置進行制取．

已知：NaClO₂飽和溶液在低于38℃時析出NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．
（1）用50%雙氧水配制30%的H₂O₂溶液，需要的玻璃儀器除玻璃棒、膠頭滴管、燒杯外，還需要量筒（填儀器名稱）；
（2）裝置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中（或安全瓶）；
（3）裝置B內生成的ClO₂氣體與裝置D中混合溶液反應生成NaClO₂，生成NaClO₂的反應方程式為2ClO₂+2NaOH+H₂O₂=2NaClO₂+O₂+2H₂O．
（4）如果撤去D中的冷水浴，可能導致產品中混有的雜質是NaClO₃和NaCl；
（5）反應后，經以下步驟可從裝置D的溶液獲得NaClO₂晶體．請補充完整操作iii．
i.55℃蒸發結晶；   ii．趁熱過濾；  iii．用45℃左右的熱水洗滌3遍（熱水溫度高于38℃，低于60℃）；  iv．低于60℃干燥，得到成品．
實驗Ⅱ：樣品雜質分析與純度測定
（6）上述實驗制得的NaClO₂晶體中含少量Na₂SO₄．產生Na₂SO₄最可能的原因是a；
a．B中有SO₂氣體產生，并有部分進入D裝置內
b．B中濃硫酸揮發進入D中與NaOH中和
c．B中的硫酸鈉進入到D裝置內
（7）測定樣品中NaClO₂的純度．測定時進行如下實驗：
準確稱一定質量的樣品，加入適量蒸餾水和過量的KI晶體，在酸性條件下發生如下反應：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-，將所得混合液稀釋成100mL待測溶液．
取25.00mL待測溶液，加入淀粉溶液做指示劑，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃標準液滴定至終點，測得消耗標準溶液體積的平均值為V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．
①確認滴定終點的現象是滴加最后一滴Na₂S₂O₃標準液時，溶液藍色恰好褪去且半分鐘內不復原，說明到達滴定終點；
②所稱取的樣品中NaClO₂的物質的量為c•V•10^-3 mol（用含c、V的代數式表示）．

Answer 1

分析 裝置B中制備得到ClO₂，所以B中反應為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，裝置C為安全瓶，裝置D反應后的溶液獲得NaClO₂晶體，裝置D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，裝置E為吸收多余的氣體，防止污染空氣，裝置A是吸收B中剩余氣體，
（1）用50%雙氧水配制30%的H₂O₂溶液是計算、量取、溶解、轉移、洗滌、定容、搖勻等步驟選擇儀器；
（2）裝置C的作用是安全瓶，有防倒吸作用，裝置D中發生氣體反應，裝置內壓強降低，裝置C的作用是安全瓶，防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（3）裝置B中制備得到ClO₂，所以B中反應為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，二氧化氯和氫氧化鈉反應生成NaClO₂；
（4）由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl；
（5）從裝置D的溶液獲得NaClO₂晶體，需要蒸發結晶、趁熱過濾、洗滌、干燥；
（6）B中可能發生Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，產生的SO₂ 被帶入D中，SO₂與H₂O₂ 反應生成硫酸鈉；
（7）①碘遇淀粉變藍色，反應結束時，碘反應完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃標準液時溶液藍色恰好褪去且半分鐘內不復原，說明到達滴定終點；
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）用50%雙氧水配制30%的H₂O₂溶液，需要的儀器有量筒、燒杯、玻璃棒、膠體滴管，所以還需要量筒，
故答案為：量筒；
（2）裝置C的作用是安全瓶，防止D瓶溶液倒吸到B瓶中，
故答案為：防止D瓶溶液倒吸到B瓶中（或安全瓶）；
（3）裝置B中制備得到ClO₂，所以B中反應為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，反應的方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2 ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，二氧化氯和雙氧水、氫氧化鈉反應生成NaClO₂，反應方程式為2ClO₂+2NaOH+H₂O₂=2NaClO₂+O₂+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+2NaOH+H₂O₂=2NaClO₂+O₂+2H₂O；
（4）由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，所以如果撤去D中的冷水浴，可能導致產品中混有的雜質是NaClO₃和NaCl，
故答案為：NaClO₃和NaCl；
（5）從裝置D的溶液獲得NaClO₂晶體，需要蒸發結晶、趁熱過濾、洗滌、干燥操作，所以第iii操作是用45℃左右的熱水洗滌3遍（熱水溫度高于38℃，低于60℃），故答案為：用45℃左右的熱水洗滌3遍（熱水溫度高于38℃，低于60℃）；
（6）B中可能發生Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，產生的SO₂ 被帶入D中，SO₂與H₂O₂ 反應生成硫酸鈉，濃硫酸難揮發，硫酸鈉是難揮發的鹽，不會進入D，故a正確，b、c錯誤，故選：a，
故答案為：a；
（7）①碘遇淀粉變藍色，反應結束時，碘反應完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃標準液時溶液藍色恰好褪去且半分鐘內不復原，說明到達滴定終點，
故答案為：滴加最后一滴Na₂S₂O₃標準液時，溶液藍色恰好褪去且半分鐘內不復原，說明到達滴定終點；
②令樣品中NaClO₂的物質的量x，則：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，
1mol                    4mol
0.25x    c mol•L^-1×V×10^-3L
故x=c•V•10^-3mol，
故答案為：c•V•10^-3mol．

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，難點是流程圖的分析，題目難度中等．