Question

2．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种高效氧化剂、漂白剂．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℃时析出晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．利用下图所示装置制备亚氯酸钠．

完成下列填空：
（1）装置①中除烧杯外另一种玻璃仪器的名称为球形干燥管．
（2）先关闭K₁、打开K₂、再打开分液漏斗旋塞，装置②中产生ClO₂的化学方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O．
（3）当④中出现晶体后，则装置④中的化学反应方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．然后关闭K₂、打开K₁，装置①的作用吸收未反应的ClO₂，防止逸出污染空气．
将装置④中的溶液进行下列操作得到的晶体为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）称取1g所得亚氯酸钠样品于烧杯中，加过量酸化碘化钾溶液，充分反应
（ClO₂^-+4I ^-+4H⁺→2H₂O+2I₂+Cl^-），得到25.00ml混合溶液．再用2.0mol/L Na₂S₂O₃标准液滴定（I₂+2S₂O₃^2-→2I^-+S₄O₆^2-），共消耗Na₂S₂O₃20.00ml．
①滴定时指示剂为淀粉溶液，达到滴定终点的现象为滴入最后一滴Na₂S₂O₃标准液由蓝色变为无色且半分钟内不变色．
②该样品中NaClO₂的质量分数为90.5%．

Answer 1

分析 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；关闭K₁，装置②中发生反应：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，生成ClO₂气体，ClO₂气体经装置③进入装置④，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．
（1）装置①中除烧杯外另一种玻璃仪器为球形干燥管；
（2）亚硫酸钠具有还原性，在反应中作还原剂；结合原子守恒可知，还有水生成，配平书写方程式；
（3）装置④反应后的溶液获得NaClO₂晶体，故装置④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；装置①可以吸收ClO₂，防止逸出污染空气；
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，故操作为趁热过滤；用38-60℃的温水洗涤；
（4）①有碘单质参和生成的反应，一般采用淀粉溶液做指示剂，该反应是Na₂S₂O₃标准液滴定碘，终点溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；
②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①中除烧杯外另一种玻璃仪器具有球形状的玻璃仪器，为球形干燥管，
故答案为：球形干燥管；
（2）亚硫酸钠具有还原性，在反应中作还原剂；装置②中产生ClO₂的反应是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=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
故答案为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
（3）装置④反应后的溶液获得NaClO₂晶体，故装置④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，装置④中气体反应，装置内压强降低，装置③防止倒吸；装置中有未反应的ClO₂，装置①可以吸收未反应的ClO₂，防止逸出污染空气；
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，故操作为趁热过滤，用38-60℃的温水洗涤，
故答案为：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；吸收未反应的ClO₂，防止逸出污染空气；趁热过滤；
（4）①有碘单质参和生成的反应，一般采用淀粉溶液做指示剂，该反应是Na₂S₂O₃标准液滴定碘，滴入最后一滴Na₂S₂O₃标准液，终点溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；
故答案为：淀粉溶液；滴入最后一滴Na₂S₂O₃标准液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；
②令样品中NaClO₂的物质的量x，则：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，
1mol         4mol
x      20×10^-3×2mol
解得：x=1×10^-2mol，
m（NaClO₂）=0.01mol×90.5g/mol=0.905g，样品中NaClO₂的质量分数=$\frac{0.905g}{1g}$×100%=90.5%，
故答案为：90.5%．

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，题目难度中等．