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．某化學探究小組開展如圖所示實驗制取NaClO₂晶體并測定其純度．回答下列問題

（1）用50%雙氧水配置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）；圖裝置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中．
（2）裝置D中反應生成NaClO₂的化學方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．反應后溶液中陰離子除ClO₂、ClO₃、Cl、Cl0、OH外還可能含有一種陰離子是SO₄^2-，檢驗該離子的方法是取少量反應后的溶液，先加足量的鹽酸，再加BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則說明含有SO₄^2-．產生該離子最可能的原因是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中的硫酸進入到D裝置內
（3）請補充從反應后的溶液中獲得NaClO₂晶體的操作步驟：①減壓，55℃蒸發結晶；②趁熱過濾；③用38℃～60℃熱水洗滌；④低于60℃干燥；得到成品．
（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）測定樣品中NaClO₂的純度：準確稱一定質量的樣品，加入適量蒸餾水和過量KI晶體，在酸性條件下發生反應：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-．將所得混合液體稀釋成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^-1NaS₂O₃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^-+S₄O₄^2-）
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^-3mol（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Na₂SO₄，二氧化氯和氫氧化鈉反應生成NaClO₂，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，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；裝置C的作用是安全瓶，有防倒吸作用，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，裝置AE是吸收多余氣體防止污染，
（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；
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；
（2）裝置B中制備得到ClO₂，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，結合原子守恒可知，還有水生成，配平書寫方程式；B制得的氣體中含有SO₂，在裝置D中被氧化生成硫酸，可以用利用硫酸鋇是白色沉淀檢驗硫酸根；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；
（3）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發結晶、過濾、洗滌、干燥的方法，注意溫度控制；
（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）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；
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，
故答案為：量筒；防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）裝置B中制備得到ClO₂，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，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，
B制得的氣體中含有SO₂，在裝置D中被氧化生成硫酸，溶液中可能存在SO₄^2-，用氯化鋇溶液檢驗SO₄^2-，具體操作：取少量反應后的溶液，先加足量的鹽酸，再加BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則說明含有SO₄^2-，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：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；SO₄^2-；取少量反應后的溶液，先加足量的鹽酸，再加BaCl₂溶液，若產生白色沉淀，則說明含有SO₄^2-；a；
（3）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發結晶、過濾、洗滌、干燥的方法，為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，應趁熱過濾，由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃進行洗滌，低于60℃干燥，
故答案為：用38℃～60℃熱水洗滌；低于60℃干燥；
（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）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，題目難度中等．