Question

19．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是過氧化氫法生產亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：①NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當條件下可結晶析出產品NaClO₂•3H₂O；
②純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下．
（1）發生器中發生反應的離子方程式為2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-．發生器中鼓入空氣的作用可能是c．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強酸性     b．將NaClO₃還原為ClO₂     c．稀釋ClO₂以防止爆炸
（2）吸收塔內發生反應的化學方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；吸收塔內的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
（3）吸收塔中為防止NaClO₂被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應適中．以下還可以選擇的還原劑是a（選填序號）．
a．Na₂O₂            b．Na₂S               c．FeCl₂
（4）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實驗操作依次是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾．
（5）某學習小組用碘量法測定粗產品中亞氯酸鈉的含量，實驗如下：
a．準確稱取所得亞氯酸鈉樣品m g于小燒杯中，加入適量蒸餾水和過量的碘化鉀晶體，再滴入適量的稀硫酸，充分反應，將所得混合液配成250ml待測溶液．
（已知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺═2H₂O+2I₂+Cl^-）
b．移取25.00ml待測溶液于錐形瓶中，加幾滴淀粉溶液，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃標準液滴定至終點，重復2次，測得平均值為V ml．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①達到滴定終點時的現象為滴加最后一滴液體時溶液由藍色變成無色且半分鐘內不變色．
②該樣品中NaClO₂的質量分數為$\frac{22.625cV}{m}$%（用含m、c、V的代數式表示，結果化成最簡．）

Answer 1

分析 由制備實驗流程可知，固體溶解后與酸混合，在發生器內發生氧化還原反應生成ClO₂和Na₂SO₄，在吸收塔內發生2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當條件下可結晶析出產品NaClO₂•3H₂O，
（1）ClO₂發生器中NaClO₃與SO₂發生氧化還原反應生成ClO₂和Na₂SO₄；由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．據此解答；
（2）根據題目信息并運用氧化還原反應理論判斷反應物、生成物；根據流程信息可知，吸收塔內生成NaClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產生，據此書寫方程式；溫度過高，H₂O₂容易分解；
（3）還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態產物，影響NaClO₂生產；方便后續分離提純，加入試劑不能干擾后續生產，Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂；
（4）從溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發、濃縮、冷卻結晶方法，通過過濾得到粗晶體，得到的粗晶體經過重結晶可得到純度更高的晶體；
（5）①因為是用Na₂S₂O₃標準液滴定至終點，反應是I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，I₂與指示劑淀粉產生藍色，故終點是滴加最后一滴液體時溶液由藍色變成無色且半分鐘內不變色；
②由反應中的I元素守恒可知：ClO₂^-～2I₂～4 S₂O₃^2-，25.00mL待測溶液中n（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$×cV×10^-3mol，m（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$×90.5cV×10^-3g；樣品mg配成250mL待測溶液中的NaClO₂質量擴大10倍，計算得到NaClO₂的質量分數．

解答 解：（1）ClO₂發生器中NaClO₃與SO₂發生氧化還原反應生成ClO₂和Na₂SO₄，其反應的離子方程式為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-；
由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．發生器中鼓入空氣的作用應是稀釋ClO₂以防止爆炸，
故答案為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-；c；
（2）根據流程信息可知，吸收塔內生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產生，反應方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；
H₂O₂不穩定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；防止H₂O₂分解；
（3）還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態產物，影響NaClO₂生產；方便后續分離提純，加入試劑不能干擾后續生產，Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂；Na₂S、FeCl₂還原性較強，而生成物與NaClO₂分離比較困難，
故答案為：a；
（4）從溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發、濃縮、冷卻結晶方法，通過過濾得到粗晶體，
故答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾；
（5）①因為是用Na₂S₂O₃標準液滴定至終點，反應是I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，I₂與指示劑淀粉產生藍色，故終點是滴加最后一滴液體時溶液由藍色變成無色且半分鐘內不變色；
故答案為：滴加最后一滴液體時溶液由藍色變成無色且半分鐘內不變色；
②由反應中的I元素守恒可知：ClO₂^-～2I₂～4 S₂O₃^2-，25.00mL待測溶液中n（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$×cV×10^-3mol，m（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$×90.5cV×10^-3g；樣品mg配成250mL待測溶液中的NaClO₂質量擴大10倍，故樣品中NaClO₂的質量分數為$\frac{\frac{1}{4}×90.5cV×1{0}^{-2}g}{mg}$×100%=$\frac{22.625cV}{m}$%，
故答案為：$\frac{22.625cV}{m}$%．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握物質的性質、發生的反應、混合物分離及關系式計算為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意氧化還原反應的應用，題目難度不大．