Question

15．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的含氯消毒剂，常用于水的消毒以及纺织高漂白．过氧化氢法生产亚氯酸钠的流程图如下

已知NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO₂•3H₂O且NaClO₂在碱性条件下稳定性较高．试回答下列问题：
（1）在ClO₂发生器中同时有氯气产生，则在发生器中发生反应的化学方程式为2NaClO₃+4HCl=2NaCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O．
（2）在稳定装置中生成NaClO₂，H₂O₂作B（选填序号）．
A．氧化剂 B．还原剂 C．既作氧化剂又作还原剂 D．既不作氧化剂也不作还原剂
反应生成NaClO₂的化学方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．
（3）在实验室模拟“固体分离装置”中的技术（即从溶液中分离出溶质），必须进行的实验操作是BEA（按实验先后顺序填写操作代号）．
A．过滤    B．加热      C．分液      D．蒸馏      E．冷却    F．萃取
（4）经查阅资料知道：①当pH≤2.0时，ClO₂^-能被I^-完全还原成Cl^-；
②溶液中能发生反应：2S₂O₃^2-+I₂=2I^-+S₄O₆^2-．
欲测定成品中NaClO₂的含量，现进行如下操作：

步骤Ⅰ	称取NaClO2样品Wg，加水配成溶液置于锥形瓶中，并调节pH≤2.0
步骤Ⅱ	向锥形瓶中加入足量KI晶体，充分搅拌，并加入少量指示剂
步骤Ⅲ	用c mol•L-1的 Na2S2O3溶液滴定

①步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式是ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，
②步骤Ⅲ中达到滴定终点时的现象是滴入最后一滴标准溶液，溶液由蓝色变化为无色且半分钟不变化．
若上述滴定操作中用去了V mL Na₂S₂O₃溶液，则样品中NaClO₂的质量分数$\frac{9.05×10{\;}^{-2}VC}{4W}$（用有关字母表示）．
（5）ClO₂是新型饮用水消毒剂，Cl₂常用于饮用水消毒．等物质的量的物质，ClO₂的消毒效率是Cl₂的2.5倍．

Answer 1

分析 （1）NaClO₃和HCl反应，生成ClO₂，可以写出方程式，并用化合价升降法配平得到；
（2）在NaClO₂稳定装置中，加入过氧化氢是还原高价的氯的化合物，得到NaClO₂，双氧水被氧化成氧气；
（3）溶液中得到溶质固体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到；
（4）①步骤Ⅱ中发生反应是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全还原成Cl^-，碘离子被氧化为碘单质，溶液中Na₂S₂O₃能与I₂反应：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆；
②溶液颜色蓝色变化为无色分析判断反应终点；依据ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反应的定量关系计算得到样品中NaClO₂的质量分数；
（5）ClO₂和Cl₂用于消毒时，都被还原为Cl^-，根据电子得失守恒可计算出ClO₂的消毒效率与Cl₂的消毒效率的关系．

解答 解：（1）NaClO₃和盐酸发生氧化还原反应，生成NaCl、2ClO₂、Cl₂、H₂O，化学方程式为：2NaClO₃+4HCl=2NaCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：2NaClO₃+4HCl=2NaCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O；
（2）适当条件下可结晶析出NaClO₃•3H₂O，在NaClO₂稳定装置中，H₂O₂作还原剂，还原NaClO₃为NaClO₂，故选B，反应生成NaClO₂的化学方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂，
故答案为：B；2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂ ；
（3）在实验室模拟“固体分离装置”中的技术，必须进行的实验操作是溶液中得到溶质固体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，
故答案为：BEA；
（4）①步骤Ⅱ中发生反应是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全还原成Cl^-，碘离子被氧化为碘单质，离子方程式为：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，溶液中Na₂S₂O₃能与I₂反应：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，
故答案为：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O；
②溶液颜色蓝色变化为无色分析判断反应终点，滴入最后一滴标准溶液，溶液由蓝色变化为无色且半分钟不变化，
依据ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，设NaClO₂的物质的量为x，
ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃
1             4
x             cV×10^-3mol
x=$\frac{cV×10{\;}^{-3}}{4}$，
样品中NaClO₂的质量分数=$\frac{\frac{cV×1{0}^{-3}}{4}mol×90.5g/mol}{Wg}$×100%=$\frac{9.05×10{\;}^{-2}VC}{4W}$×100%，
故答案为：滴入最后一滴标准溶液，溶液由蓝色变化为无色且半分钟不变化；$\frac{9.05×10{\;}^{-2}VC}{4W}$×100%；
（5）ClO₂和Cl₂用于消毒时，都被还原为Cl^-，则有关系式ClO₂～5e^-，Cl₂～2e^-，等物质的量的ClO₂和Cl₂转移电子的物质的量之比为5：2=2.5，所以等物质的量的物质，ClO₂的消毒效率是Cl₂的2.5倍，
故答案为：2.5．

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，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．