Question

2．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种高效氧化剂、漂白剂．已知：NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．利用如图所示装置制备亚氯酸钠．

完成下列填空：
（1）装置②中产生ClO₂的化学方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O．装置③的作用是防止倒吸．
（2）从装置④反应后的溶液获得NaClO₂晶体的操作步骤为：①减压，55℃蒸发结晶；②B；③E；④低于60℃干燥，得到成品．（选择合适的操作编号填空）
A．冷却到室温后，过滤           B．趁热过滤                  C．常温洗涤
D．冰水洗涤                               E．38～60℃的温水洗涤
（3）准确称取所得亚氯酸钠样品10g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应（ClO₂^-+4I^-+4H⁺═2H₂O+2I₂+Cl^-）．将所得混合液配成250mL待测溶液．配制待测液需用到的定量玻璃仪器是250mL容量瓶；
（4）取25.00mL待测液，用2.0mol/L Na₂S₂O₃标准液滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），以淀粉溶液做指示剂，达到滴定终点时的现象为滴入最后一滴Na₂S₂O₃标准液由蓝色变为无色且半分钟内不变色．重复滴定2～3次，测得所用Na₂S₂O₃溶液体积的平均值为20.00mL．该样品中NaClO₂的质量分数为90.5%．
（5）Na₂FeO₄和ClO₂在水处理过程中分别被还原为Fe³⁺和Cl^-．如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，那么ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是ClO₂＞Cl₂＞Na₂FeO₄．（填化学式）

Answer 1

分析 本实验产生污染性气体，直接排放会污染环境，故需要尾气处理，装置①就是用碱吸收反应产生的ClO₂等尾气；关闭K₁，装置②中发生反应：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，生成ClO₂气体，ClO₂气体经装置③进入装置④，发生反应：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，得NaClO₂溶液，经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，得晶体NaClO₂•3H₂O．
（1）亚硫酸钠具有还原性，在反应中作还原剂；结合原子守恒可知，还有水生成，配平书写方程式；装置④中气体反应，装置内压强降低，装置③防止倒吸；
（2）因为NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，若要得到NaClO₂晶体，需在38-60℃得到晶体，故操作为趁热过滤；用38-60℃的温水洗涤；
（3）配制溶液的定量仪器是容量瓶，容量瓶要指明规格；
（4）有碘单质参和生成的反应，一般采用淀粉溶液做指示剂，该反应是Na₂S₂O₃标准液滴定碘，终点溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；
计算时一般找出关系式，由此进行计算，关系式为ClO₂^---2I₂--4S₂O₃^2-，n（ClO₂^-）=$\frac{1}{4}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{4}$×20×10^-3×2=0.01mol，m（NaClO₂）=0.01×90.5=9.05g，计算得到样品中NaClO₂的质量分数；
（5）以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，设质量均为m，消毒效率分别为$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1．

解答 解：（1）根据反应物NaClO₃、Na₂SO₃、H₂SO₄，生成物为ClO₂和2Na₂SO₄，配平方程式为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；装置③为安全瓶，防止装置②中气体温度降低而产生倒吸，
故答案为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；防止倒吸；
（2）因为NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，若要得到NaClO₂晶体，需在38-60℃得到晶体，故操作为趁热过滤；用38-60℃的温水洗涤，
故答案为：B；E；
（3）将所得混合液配成250mL待测溶液．配制待测液需用到的定量玻璃仪器是250mL容量瓶，容量瓶要指明规格，则选择250mL容量瓶，
故答案为：250mL容量瓶；
（4）有碘单质参和生成的反应，一般采用淀粉溶液做指示剂，该反应是Na₂S₂O₃标准液滴定碘，滴入最后一滴Na₂S₂O₃标准液，终点溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；
计算时一般找出关系式，由此进行计算，关系式为ClO₂^---2I₂--4S₂O₃^2-
n（ClO₂^-）=$\frac{1}{4}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{4}$×20×10^-3×2=0.01mol
m（NaClO₂）=0.01×90.5=9.05g，
计算得到样品中NaClO₂的质量分数=$\frac{9.05g}{10g}$×100%=90.5%；
故答案为：滴入最后一滴Na₂S₂O₃标准液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；90.5%；
（5）以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，设质量均为m，ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三种消毒杀菌剂的消毒效率分别消毒效率分别为$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1，所以由大到小的顺序为ClO₂＞Cl₂＞Na₂FeO₄，
故答案为：ClO₂；Cl₂；Na₂FeO₄．

点评 本题考查了物质制备方法和实验设计，步骤理解应用，掌握物质性质和实验基本操作是解题关键，侧重学生综合应用能力及信息抽取和分析能力的考查，题目难度中等．