Question

20．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种应用非常广泛的高效漂白剂和氧化剂．某化学兴趣小组同学利用课余时间展开对漂白剂亚氯酸钠（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℃时析出晶体的是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．Ba（ClO₂）₂可溶于水．利用下图所示装置进行实验．

（1）装置①的作用是吸收多余的ClO₂气体，防止污染环境装置③的作用是防止倒吸．
（2）装置②中产生ClO₂的化学方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O．
（3）从装置④反应后的溶液获得晶体NaClO₂的操作步骤为：
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．
（4）设计实验检验所得NaClO₂晶体是否含有杂质Na₂SO₄，操作与现象是：取少量晶体溶于蒸馏水，滴加几滴BaCl₂溶液，若有白色沉淀出现，则含有Na₂SO₄，若无白色沉淀出现，则不含Na₂SO₄．
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m g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（已知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-）．将所得混合液配成100mL待测溶液．
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定，至滴定终点．重复2次，测得消耗标准溶液的体积的平均值为V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．
（5）滴定中使用的指示剂是淀粉溶液，达到滴定终点时的现象为溶液由蓝色变为无色且半分钟不变色．
（6）样品中NaClO₂的质量分数为$\frac{9.05cv}{m}%$（用含m、c、V的代数式表示，式量：NaClO₂  90.5）．

Answer 1

分析 （1）ClO₂ 是有毒气体，不能排放到空气中，装置①的作用是吸收多余的ClO₂气体，防止污染环境，装置④中发生气体反应，装置内压强降低，装置③的作用是安全瓶，防止④瓶溶液倒吸到②瓶中；
（2）根据反应物NaClO₃、Na₂SO₃、浓H₂SO₄，生成物为ClO₂ 和Na₂SO₄，原子守恒配平书写化学方程式；
（3）NaClO₂饱和溶液在低于38℃时析出NaClO₂•3H₂O，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；
（4）SO₄^2-的检验用BaCl₂ 溶液，所以检验所得NaClO₂晶体是否含有杂质Na₂SO₄；
（5）碘遇淀粉变蓝色，所以滴定中使用的指示剂是淀粉，反应结束时，碘反应完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃标准液时溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原，说明到达滴定终点；
（6）令样品中NaClO₂的物质的量x，根据化学反应可得关系式，
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-
1mol        4mol
0.25x       c mol•L^-1×V×10^-3L
列方程解得x=c•V•10^-3 mol，
计算样品中NaClO₂的质量分数．

解答 解：（1）ClO₂ 是有毒气体，不能排放到空气中，装置①的作用是吸收多余的ClO₂气体，防止污染环境，装置④中发生气体反应，装置内压强降低，装置③的作用是安全瓶，防止④瓶溶液倒吸到②瓶中，
故答案为：吸收多余的ClO₂气体，防止污染环境；防止倒吸；
（2）根据反应物NaClO₃、Na₂SO₃、浓H₂SO₄，生成物为ClO₂ 和Na₂SO₄，配平方程式为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，
故答案为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
（3）NaClO₂饱和溶液在低于38℃时析出NaClO₂•3H₂O，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，所以操作③为用38℃～60℃的温水洗涤，
故答案为：用38℃～60℃的温水洗涤；
（4）SO₄^2-的检验用BaCl₂ 溶液，所以检验所得NaClO₂晶体是否含有杂质Na₂SO₄，操作与现象是：取少量晶体溶于蒸馏水，滴加几滴BaCl₂溶液，若有白色沉淀出现，则含有Na₂SO₄，若无白色沉淀出现，则不含Na₂SO₄，
故答案为：滴加几滴BaCl₂溶液，若有白色沉淀出现，则含有Na₂SO₄，若无白色沉淀出现，则不含Na₂SO₄；
（5）碘遇淀粉变蓝色，所以滴定中使用的指示剂是淀粉，反应结束时，碘反应完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃标准液时溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原，说明到达滴定终点，
故答案为：淀粉溶液，溶液由蓝色变为无色且半分钟不变色；
（6）令样品中NaClO₂的物质的量x，根据化学反应可得关系式，
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-
1mol        4mol
0.25x       c mol•L^-1×V×10^-3L
列方程解得x=c•V•10^-3 mol，
样品中NaClO₂的质量分数=$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×90.5g/mol}{mg}$×100%=$\frac{9.05cv}{m}%$，
故答案为：$\frac{9.05cv}{m}%$．

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，主要是实验过程分析，离子性质的判断，滴定实验过程中的定量计算方法，掌握基础是解题关键，题目难度中等．