Question

14．亚氯酸钠（NaClO₂）是重要漂白剂，探究小组开展如下实验，请回答：
[实验Ⅰ]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起的是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中的作用．
（2）已知装置B中的产物有ClO₂气体，则B中产生气体的化学方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；装置D中生成NaClO₂和一种助燃气体，其反应的化学方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；装置B中反应后的溶液中阴离子除了ClO₂^-、ClO₃^-、Cl^-、ClO^-、OH^-外还一定含有的一种阴离子是SO₄^2-；检验该离子的方法是：取少量反应后的溶液于试管中，先加足量的盐酸，再加少量BaCl₂溶液，若产生白色沉淀则说明含有SO₄^2-．
（3）从装置D反应后的溶液中获得NaClO₂晶体的操作步骤为：①减压在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）反应结束后，打开K₁，装置A起的作用是吸收装置B中多余的ClO₂和SO₂，防止污染空气；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：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+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），则所称取的样品中NaClO₂的物质的量为c•V•10^-3mol．

Answer 1

分析 B中反应为NaClO₃和Na₂SO₃在浓H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，C可防止倒吸，起到安全瓶的作用，D中加入过氧化氢和氢氧化钠，在低温下反应生成NaClO₂，A和E都为尾气处理装置．
（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：NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，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，反应的化学反应方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+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SO₄^2-；用氯化钡溶液检验SO₄^2-，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SO₄^2-，
故答案为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；SO₄^2-；先加足量的盐酸，再加少量BaCl₂溶液，若产生白色沉淀则说明含有SO₄^2-；
（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；60℃；
（4）由于ClO₂和SO₂均有毒，所以反应结束后，打开K₁，装置A起的作用是吸收装置B中多余的ClO₂和SO₂；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：吸收装置B中多余的ClO₂和SO₂，防止污染空气；NaClO₃和NaCl；
（5）令样品中NaClO₂的物质的量n，则：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-
1mol        4mol
n/4     c mol•L^-1×V×10^-3L
故n=c•V•10^-3mol．
故答案为：c•V•10^-3 mol．

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，为高频考点，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，难度较大