题目内容
15.亚氯酸钠(NaClO2)是重要漂白剂,探究小组开展如下实验,回答下列问题:实验Ⅰ:制取NaClO2晶体按如图装置进行制取.
已知:NaClO2饱和溶液在低于38℃时析出NaClO2•3H2O,高于38℃时析出NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl.
(1)装置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中;
(2)已知装置B中的产物有ClO2气体,则装置B中反应的方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O;装置D中反应生成NaClO2的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2;反应后的溶液中阴离子除了ClO2-、ClO3-、Cl-、ClO-、OH-外还可能含有的一种阴离子是SO42-,;检验该离子的方法是取少量反应后的溶液,先加足量的盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则说明含有SO42-;
(3)请补充从装置D反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤.
①减压,55℃蒸发结晶;②趁热过滤;③用38℃~60℃热水洗涤;④低于60℃干燥得到成品.
(4)如果撤去D中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl;
实验Ⅱ:样品杂质分析与纯度测定
(5)测定样品中NaClO2的纯度.测定时进行如下实验:
准确称一定质量的样品,加入适量蒸馏水和过量的KI晶体,在酸性条件下发生如下反应:ClO2-+4I-+4H+═2H2O+2I2+Cl-,将所得混合液稀释成100mL待测溶液.取25.00mL待测溶液,加入淀粉溶液做指示剂,用c mol•L-1 Na2S2O3标准液滴定至终点,测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL(已知:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-).请计算所称取的样品中NaClO2的物质的量为c•V•10-3mol.
分析 (1)装置D中发生气体反应,装置内压强降低,装置C的作用是安全瓶,防止D瓶溶液倒吸到B瓶中;
(2)装置B中制备得到ClO2,所以B中反应为NaClO3和Na2SO3在浓H2SO4的作用生成 ClO2和Na2SO4,装置D反应后的溶液获得NaClO2晶体,装置D中生成NaClO2,Cl元素的化合价降低,双氧水应表现还原性,有氧气生成,结合原子守恒可知,还有水生成,配平书写方程式;B制得的气体中含有SO2,在装置D中被氧化生成硫酸,可以用利用硫酸钡是白色沉淀检验硫酸根;
(3)从溶液中制取晶体,一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,注意温度控制;
(4)由题目信息可知,应控制温度38℃~60℃,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl;
(5)根据化学反应可得关系式:NaClO2~2I2~4S2O32-,令样品中NaClO2的物质的量x,根据关系式计算.
解答 解:(1)装置D中发生气体反应,装置内压强降低,装置C的作用是安全瓶,防止D瓶溶液倒吸到B瓶中,
故答案为:防止D瓶溶液倒吸到B瓶中;
(2)装置B中制备得到ClO2,所以B中反应为NaClO3和Na2SO3在浓H2SO4的作用生成 ClO2和Na2SO4,反应的方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2 ClO2↑+2Na2SO4+H2O,装置D反应后的溶液获得NaClO2晶体,装置D中生成NaClO2,Cl元素的化合价降低,双氧水应表现还原性,有氧气生成,结合原子守恒可知,还有水生成,配平后方程式为:2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2,B制得的气体中含有SO2,在装置D中被氧化生成硫酸,溶液中可能存在SO42-,用氯化钡溶液检验SO42-,具体操作:取少量反应后的溶液,先加足量的盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则说明含有SO42-,
故答案为:2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O;2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2;SO42-;取少量反应后的溶液,先加足量的盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则说明含有SO42-;
(3)从溶液中制取晶体,一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,为防止析出晶体NaClO2•3H2O,应趁热过滤,由题目信息可知,应控制温度38℃~60℃进行洗涤,低于60℃干燥,
故答案为:趁热过滤;用38℃~60℃热水洗涤;低于60℃干燥;
(4)由题目信息可知,应控制温度38℃~60℃,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl,所以如果撤去D中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl,
故答案为:NaClO3和NaCl;
(5)令样品中NaClO2的物质的量x,则:
NaClO2~2I2~4S2O32-,
1mol 4mol
0.25x c mol•L-1×V×10-3L 解得:x=c•V•10-3mol
故答案为:c•V•10-3mol.
点评 本题考查亚氯酸钠制备实验的基本操作、亚氯酸钠的性质及中和滴定等知识,理解原理是解题的关键,同时考查学生分析问题、解决问题的能力,题目难度较大.
已知:SO2熔点-72℃,沸点-10℃;SO3熔点16.8℃,沸点44.8℃.
实验过程 | 实验现象 | |
① | 通入一段时间N2,加热 | A中固体变为红棕色,B中有白色沉淀,D试管中有无色液体 |
② | 用带有火星的木条靠近装置D的导管口 | 木条复燃 |
③ | 充分反应,停止加热,冷却后,取A中固体,加盐酸 | 固体溶解,溶液呈黄色 |
④ | 将③所得溶液滴入D试管中 | 溶液变为浅绿色 |
(2)实验③反应的离子方程式是Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O.
(3)分解过程除产生使木条复燃的气体外,仅由A中固体颜色变化推测,还一定有SO2气体.依据是因为有Fe2O3生成,在FeSO4中只有+6价S元素有氧化性,能被还原.因此一定有SO2生成.
(4)实验④反应的离子方程式是2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+.
已知:①ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO2,Na2ZrO2与酸反应生成ZrO2+
②部分离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表•
离子 | Fe3+ | AP+ | ZrO2+ |
开始沉淀pH | 1.9 | 3.3 | 6.2 |
完仝沉淀pH | 3.2 | 5.2 | 8.0 |
(2)滤渣I的主要成分的名称为硅酸
(3)向过滤Ⅰ所得溶液中加氨水调pH=a,其目的是除去Fe3+、Al3+然后继续加氨水至pH=b的范围是b≥8.0
(4)向过滤Ⅲ所得溶液中加入CaCO2粉末并加热,可得CO2和另一种气体,该反应的离子方程式为2NH4++CaCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O.
图1中的M是短周期金属元素,M的部分电离如下表:
I1 | I2 | I3 | I4 | I5 | |
电离能/KJ•mol-1 | 738 | 1451 | 7733 | 10540 | 13630 |
(2)基态Ti3+中未成对电子数有1个,Ti的基态原子外围电子排布式为4d25s2.
(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图2所示.化合物甲的分子式中采取sp2杂化的碳原子数为7,化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为O>N>C.
(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl相似,如图3所示.该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有12个,该晶体的化学式为TiN.
A. | 氨气可以用五氧化二磷干燥 | |
B. | 氮气和氢气反应合成氨气由于反应物转化率较低,用水吸收该混合气体中的氨气不用防倒吸 | |
C. | 浓硫酸不能干燥硫化氢气体,应该用碱石灰 | |
D. | 制得的氯气中混有杂质氯化氢气体可用饱和碳酸氢钠溶液吸收 |