Question

7．某化学兴趣小组同学开展对漂白剂亚氯酸钠（NaClO₂）的研究．
实验Ⅰ：制取NaClO₂晶体．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℃时析出的晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．现利用图所示装置进行实验．

回答下列问题：
（1）装置②中装浓硫酸的仪器名称为分液漏斗，装置①和⑤中干燥管的作用是防倒吸、吸收尾气．
（2）装置②中产生ClO₂；装置④中制备NaClO₂的化学方程式为2ClO₂+2NaOH+H₂O₂=2NaClO₂+O₂↑+2H₂O．
（3）从装置④反应后的溶液获得NaClO₂晶体的操作步骤为：
Ⅰ．①减压55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③用38℃-60℃的温水洗涤；④低于60℃干燥，得到成品．
Ⅱ．下列仪器中可用于上述操作步骤的是BCE（填标号）．
A．容量瓶   B．漏斗  C．烧杯   D．直形冷凝管   E．玻璃棒
实验Ⅱ：测定某亚氯酸钠样品的纯度．设计如下实验方案，并进行实验：
①准确称取所得亚氯酸钠样品ag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，充分反应后，加蒸馏水至100mL．
（已知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺═2H₂O+2I₂+Cl^-）；
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定，至滴定终点．重复2次，测得平均值为V mL．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
滴定终点的判断方法为当滴入最后一滴标准液，锥形瓶内溶液颜色由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复蓝色，表明达到滴定终点．
（4）该样品中NaClO₂的质量分数为$\frac{9.05cV}{a}%$（用含a、c、V的代数式表示）．

Answer 1

分析 制取NaClO₂晶体：装置B中发生反应：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，生成的ClO₂气体经装置C进入装置D，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，要注意根据题目所给信息，控制温度，装置AE是吸收多余气体防止污染，
（1）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，干燥管作用是防止倒吸，装置③为安全瓶，防止装置②中气体温度降低而产生倒吸，装置⑤中干燥管也是防止吸收气体过程中防倒吸；
（2）装置④中制备NaClO₂，利用二氧化氯在氢氧化钠溶液中和过氧化氢发生氧化还原反应生成NaClO₂；
（3）Ⅰ．．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；
Ⅱ．依据实验步骤选择所需仪器；
实验Ⅱ：
②用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定碘单质选择淀粉做指示剂，反应终点为蓝色变化为无色且半分钟无变化；
（4）ClO₂^-+4I^-+4H⁺═2H₂O+2I₂+Cl^-，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，结合反应定量关系得到NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，计算得到．

解答 解：（1）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，干燥管作用是防止倒吸，装置③为安全瓶，防止装置②中气体温度降低而产生倒吸，装置⑤中干燥管也是防止吸收气体过程中防倒吸，装置②中装浓硫酸的仪器名称为分液漏斗，装置①和⑤中干燥管的作用是；防倒吸、吸收尾气，
故答案为：分液漏斗；防倒吸、吸收尾气；
（2）装置④中制备NaClO₂，利用二氧化氯在氢氧化钠溶液中和过氧化氢发生氧化还原反应生成NaClO₂，氯元素化合价降低，则过氧化氢中氧元素化合价升高生成氧气，反应的化学方程式为：2ClO₂+2NaOH+H₂O₂=2NaClO₂+O₂↑+2H₂O，
故答案为：2ClO₂+2NaOH+H₂O₂=2NaClO₂+O₂↑+2H₂O；
（3）Ⅰ．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，故操作为将装置D反应后的溶液在55℃条件下减压蒸发结晶，趁热过滤，再用38℃～60℃的温水洗涤，最后在低于60℃条件下干燥，得到NaClO₂晶体；
故答案为：低于60℃干燥；
Ⅱ．若要得到NaClO₂晶体，需在38-60℃得到晶体，故操作为将装置D反应后的溶液在55℃条件下减压蒸发结晶，趁热过滤，再用38℃～60℃的温水洗涤，最后在低于60℃条件下干燥，得到NaClO₂晶体，过滤需要漏斗、烧杯、玻璃棒，可用于上述操作步骤的是BCE，
故答案为：BCE；
实验Ⅱ、②有碘单质生成和消耗，用淀粉溶液作指示剂，滴定终点的判断为：当滴入最后一滴标准液，锥形瓶内溶液颜色由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复蓝色，表明达到滴定终点，
故答案为：淀粉溶液；当滴入最后一滴标准液，锥形瓶内溶液颜色由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复蓝色，表明达到滴定终点；
（4）令样品中NaClO₂的质量分数为x，则：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-
90.5g                 4mol
axg            b mol•L^-1×V×10^-3L×$\frac{100}{25}$，
所以90.5g：axg=4mol：b mol•L^-1×V×10^-3L×$\frac{100}{25}$，
解得x=$\frac{9.05cV}{a}%$，
故答案为：$\frac{9.05cV}{a}%$．

点评 本题考查物质的制备、对信息的利用、对装置的理解、氧化还原反应滴定等，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，题目难度中等，注意氧化还原反应滴定中利用关系式进行的计算．