题目内容
【题目】NaClO2 是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,一种生产NaClO2 的工艺如下:
已知:①ClO2是一种强氧化性气体,浓度大时易分解爆炸。在生产使用时要用稀有气体或空气等进行稀释,同时避免光照、震动等。②NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·33H2O,高于38℃时析出的晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。回答下列问题:
(1)最近科学家又在“反应”步骤的基础上研究出用H2C2O4代替SO2制备ClO2的新方法,该方法的化学方程式为______________________。
(2)获得产品NaClO2的“操作”包括以下步骤:
①减压,55℃蒸发结晶;②趁热过滤;③___________________________④低于60℃干燥,得到产品。
(3)为了测定产品NaClO2的纯度,取上述所得产品12.5g溶于水配成1L溶液,取出10.00mL溶液于锥形瓶中,再加入足量酸化的KI溶液,充分反应后(ClO2-被还原为Cl-杂质不参加反应),加入2~3滴淀粉溶液,用0.25molL﹣1Na2S2O3标准液滴定,达到滴定终点时用去标准液20.00mL,试计算产品NaClO2的纯度_________________________(提示:2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)
(4)NaClO2溶液中存在ClO2、HClO2、ClO2-、Cl-四种含氯微粒。经测定 25℃各含氯微粒浓度随 pH 的变化情况如图所示(Cl-没有画出)
①酸性条件下NaClO2溶液中存在Cl-的原因是_______________________(用离子方程式解释)。
②pH=5时,NaClO2溶液中ClO2、HClO2、ClO2-、Cl-四种含氯微粒的浓度由大到小的顺序是___________________________________________________。
【答案】2NaClO3+H2C2O4+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2↑+2ClO2↑ 用38℃~60℃的温水洗涤 90.5% 5ClO2-+4H+4ClO2+Cl-+2H2O c(HClO2)>c(ClO2-)>c(ClO2)>c(Cl-)
【解析】
由制备流程可知,NaClO3和SO2在硫酸酸化的条件下反应生成ClO2,其中NaClO3是氧化剂,回收产物为NaHSO4,说明生成硫酸氢钠,且生成ClO2,根据电荷守恒可得反应的方程式为2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2,选择NaOH除去食盐水中的Mg2+选择碳酸钠除去Ca2+,电解装置中阴极ClO2得电子生成ClO2-,阳极Cl-失电子生成Cl2,含H2O2的NaOH溶液吸收ClO2,产物为ClO2-,最后NaClO2溶液结晶、干燥得到产品,以此分析作答。
(1)用硫酸酸化的草酸溶液还原氯酸钠,反应生成硫酸钠、CO2、ClO2和水,反应方程式为:2NaClO3+H2C2O4+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2↑+2ClO2↑,
(2)获得产品NaClO2,由题干信息可知应用38℃~60℃的温水洗涤;
(3)NaClO2与足量酸化的KI溶液反应,方程式为:ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-,则根据关系NaClO2~2I2~4S2O32-可知NaClO2的物质的量为=1.25×10-3mol,10ml样品中m(NaClO2)= 1.25×10-3mol×90.5g/mol,因此原样品中NaClO2的质量分数为
×100%=90.5%;
(4)①酸性溶液中NaClO2发生气化反应生成NaCl和ClO2,离子方程式为:5ClO2-+4H+4 ClO2+Cl-+2H2O;
②由图象可知,pH=5时,发生的反应为:5ClO2-+4H+4 ClO2+Cl-+2H2O,NaClO2溶液中含氯元素的微粒浓度的大小关系为:c(HClO2)>c(ClO2-)>c(ClO2)>c(Cl-)
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