Question

10．亚氯酸钠（NaClO₂）是重要漂白剂．某化学兴趣小组同学展开对亚氯酸钠（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．Ba（ClO₂）₂可溶于水．
利用如图所示装置进行实验．

（1）装置②中产生ClO₂气体的化学方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O．
（2）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．
过滤用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒．
（3）设计实验检验所得NaClO₂晶体是否含有杂质Na₂SO₄，操作是：取晶体少许溶于水，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-．
（4）反应结束后，关闭K₂、打开K₁，装置①的作用是吸收装置B中多余的ClO₂和SO₂；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：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$\frac{9.05×1{0}^{-2}cv}{m}$（用含m、c、V的代数式表示，式量：NaClO₂  90.5）．

Answer 1

分析 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Na₂SO₄，二氧化氯和氢氧化钠反应生成NaClO₂，B中可能发生Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，产生的SO₂ 被带入D中，SO₂与H₂O₂ 反应生成硫酸钠，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；装置C的作用是安全瓶，有防倒吸作用，从装置D的溶液获得NaClO₂晶体，需要蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥，装置AE是吸收多余气体防止污染．
（1 ）装置②中产生ClO₂，亚硫酸钠具有还原性，在反应中作还原剂，生成硫酸钠，结合原子守恒可知，还有水生成，然后配平书写方程式；
（2）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；过滤是将固体不溶物跟液体分离的一种方法，其装置由铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸等仪器和用品组成；
（3）根据SO₄^2-的检验方法来分析；
（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）用Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，I₂与指示剂淀粉产生蓝色，终点是滴加最后一滴液体时溶液由蓝色变成无色且半分钟内不变色；
（6）根据关系式NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-进行计算．

解答 解：（1）氯酸钠在酸性溶液中氧化亚硫酸钠为硫酸钠，本身被还原为二氧化氯，反应的化学方程式应为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，
故答案为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（浓）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
（2）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，过滤时需用铁架台（含铁圈、各种铁夹）固定漏斗，需用烧杯盛放液体，需用玻璃棒引流，所以用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，
故答案为：用38℃～60℃的温水洗涤；烧杯、漏斗、玻璃棒；
（3）SO₄^2-的检验用氯化钡溶液，取少量晶体溶于蒸馏水，然后滴加几滴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：取晶体少许溶于水，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-；
（4）装置①盛放氢氧化钠溶液，用球形干燥管，具有防倒吸功能，所以装置①的作用是吸收装置B中多余的ClO₂和SO₂，如果撤去④中的冷水浴，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；NaClO₃和NaCl；
（5）因为是用Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，反应是I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，I₂与指示剂淀粉产生蓝色，故终点是滴加最后一滴液体时溶液由蓝色变成无色且半分钟内不变色；
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的质量分数为a，则：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-
90.5g                   4mol
mag               c mol•L^-1×V×10^-3L×$\frac{100mL}{25mL}$，
所以90.5g：mag=4mol：c mol•L^-1×V×10^-3L×$\frac{100mL}{25mL}$，
解得a=$\frac{9.05×1{0}^{-2}cv}{m}$．
故答案为：$\frac{9.05×1{0}^{-2}cv}{m}$．

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，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．