Question

【题目】亚氯酸钠( NaClO2)是一种高效氧化剂、漂白剂，主要用于棉纺、亚麻、纸浆漂白、水处理、杀菌灭藻、鱼药制造等行业。工业上可采用过氧化氢法，即在碱性条件下，用H2O2还原ClO2制备 NaClO2。某兴趣小组模拟工业生产流程在实验室中制备NaClO2，实验装置如图1所示。回答下列问题：

已知：纯ClO2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。

①检査装置气密性；②称取10.65 g NaClO3加入200mL稀硫酸中，溶解，然后转移到仪器a中；③量取适量H2O2加入100 mL NaOH浓溶液中，摇匀后转移到仪器b中；④连接好装置进行实验。

（1）装置甲中空气并不参与反应，则装置甲中发生反应的离子方程式是___________。

（2）进行实验时，需要对装置甲进行水浴加热，水浴加热的优点是________________。

（3）装置丙的作用是_______________________________________________________。

（4）装置乙中制取 NaClO2的离子方程式_________________________________。

（5）仪器b中的溶质浓度对产品含量起到关键作用，溶质浓度对产品含量的影响如图2和图3所示。结合两图信息，此时混合液中n(H2O2)/n(NaOH)=___________时为最佳，且H2O2的浓度为___________mol·L－1，其可能原因是_________________________________。

（6）实验结束后，在适当的条件下处理b中的混合液，得到产品NaClO2·3H2O 9.39g。该实验的产率为___________。(保留3位有效数字)

Answer 1

【答案】SO2+2ClO3-=2ClO2+SO42- 受热均匀，便于控制温度 吸收ClO2等有害气体，防止污染环境 H2O2+2ClO2+2OH-=2ClO2-+O2+2H2O 0.6 2.4 该反应为放热反应，会造成H2O2分解（或者过量的SO2会还原H2O2），所以n(H2O2)/n(NaOH)稍大于0.5，当超过0.6时，NaClO2%变化不大，考虑经济因素，选择比值为0.6时为最佳 65.0%

【解析】

（1）装置甲利用NaClO3和Na2SO3在稀硫酸的酸化下，产生ClO2和硫酸钠，据此写出发生反应的离子方程式；

（2）水浴加热的优点是受热均匀，便于控制温度；

（3）ClO2为有害气体，所以装置丙的作用是吸收ClO2等有害气体，防止污染环境；

（4）装置乙中利用ClO2和H2O2在碱性条件下制备NaClO2，据此写出发生反应的离子方程式；

（5）由图3可知，n(H2O2)/n(NaOH) 为0.6时，NaClO2%达到60%，当超过0.6时，NaClO2%变化不大，考虑经济因素，选择比值为0.6时为最佳；由图2可知，此时c(NaOH)=4mol/L，

则H2O2的浓度为4 mol·L－1×0.6=2.4mol·L－1；

（6）先根据NaClO3~NaClO2·3H2O计算出理论上可制得NaClO2·3H2O的质量，再根据产率=×100%计算产率。

（1）装置甲利用NaClO3和Na2SO3在稀硫酸的酸化下，产生ClO2和硫酸钠，发生反应的离子方程式是SO2+2ClO3-=2ClO2+SO42-；

因此，本题正确答案为：SO2+2ClO3-=2ClO2+SO42-；

（2）水浴加热的优点是受热均匀，便于控制温度；

因此，本题正确答案为：受热均匀，便于控制温度

（3）ClO2为有害气体，所以装置丙的作用是吸收ClO2等有害气体，防止污染环境；

因此，本题正确答案为：吸收ClO2等有害气体，防止污染环境；

（4）装置乙中利用ClO2和H2O2在碱性条件下制备NaClO2，其中ClO2是氧化剂，H2O2的氧化产物是O2，发生反应的离子方程式为H2O2+2ClO2+2OH-=2ClO2-+O2+2H2O；

因此，本题正确答案为：H2O2+2ClO2+2OH-=2ClO2-+O2+2H2O；

（5）由图3可知，n(H2O2)/n(NaOH) 为0.6时，NaClO2%达到60%，当超过0.6时，NaClO2%变化不大，考虑经济因素，选择比值为0.6时为最佳，由图2可知，此时c(NaOH)=4mol/L，

则H2O2的浓度为4 mol·L－1×0.6=2.4mol·L－1；

因此，本题正确答案为：0.6；2.4；该反应为放热反应，会造成H2O2分解（或者过量的SO2会还原H2O2），所以n(H2O2)/n(NaOH)稍大于0.5，当超过0.6时，NaClO2%变化不大，考虑经济因素，选择比值为0.6时为最佳；

（6）10.65 g NaClO3的物质的量为=0.1mol，根据NaClO3~NaClO2·3H2O，

理论上可制得NaClO2·3H2O的质量为0.1mol×144.5g/mol=14.45g，

该实验的产率为×100%=65.0%，

因此，本题正确答案为：65.0%。