Question

12．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）裝置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）已知裝置B中的產物有ClO₂氣體，則裝置B中反應的方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；裝置D中反應生成NaClO₂的化學方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；裝置B中反應后的溶液中陰離子除了ClO₂^-、ClO₃^-、Cl^-、ClO^-、OH^-外還可能含有的一種陰離子是SO₄^2-；檢驗該離子的方法是取少量反應后的溶液于試管中，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-；
（3）請補充從裝置D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；
實驗Ⅱ：樣品雜質分析與純度測定
（5）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-）．請計算所稱取的樣品中NaClO₂的物質的量為c•V•10^-3mol．

Answer 1

分析 （1）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，所以B中反應為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，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；
（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）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）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：防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）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，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-，
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；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-；
（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：趁熱過濾；
（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）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，難度較大．