Question

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^oC时析出的晶体是NaClO₂·3H₂O，高于38^oC时析出晶体是NaClO₂，高于60^oC时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。利用下图所示装置制备亚氯酸钠。装置②反应容器为三颈烧瓶。

完成下列填空：
（1）组装好仪器后，检查整套装置气密性的操作是：                    。
（2）装置②中产生ClO₂的化学方程式为                                 。
装置④中发生反应的离子方程式为                                  。
（3）从装置④反应后的溶液获得NaClO₂晶体的操作步骤为：
①减压，55^oC蒸发结晶；②     ；③     ；④低于60^oC干燥，得到成品。
（4）目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺。

①上图是用石墨作电极，一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂的示意图。则阳极产生C1O₂的电极反应为               。
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时，停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为   mol。
（5）准确称取所得亚氯酸钠样品l0 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(ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+C1^-)。将所得混合液配成250 mL待测溶液。配制待测液需用到的定量玻璃仪器是     ；取25．00 mL待测液，用2．0mol·L^-1Na₂S₂O₃标准液滴定(I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)，以淀粉溶液做指示剂，达到滴定终点时的现象为          。重复滴定2次，测得Na₂S₂O₃溶液平均值为20．00 mL。该样品中NaClO₂的质量分数为        。

Answer 1

（1）关闭分液漏斗活塞，打开K₁、K₂，向①⑤中加水没过干燥管下端，用酒精灯微热三颈烧瓶，若①、⑤处有气泡产生，停止加热，一段时间后，①、⑤干燥管内形成一段稳定水注，说明整套装置气密性良好。（其他合理答案均得分）
（2）2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；2ClO₂+H₂O₂+2OH^—=2ClO₂^—+2H₂O+O₂↑；
（3）趁热过滤；用38℃～60℃温水洗涤；
（4）Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；0.01mol；
（5）溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；90.5%。

试题分析：（1）组装好仪器后，检查整套装置气密性的操作是：关闭分液漏斗活塞，打开K₁、K₂，向①⑤中加水没过干燥管下端，用酒精灯微热三颈烧瓶，若①、⑤处有气泡产生，停止加热，一段时间后，①、⑤干燥管内形成一段稳定水注，说明整套装置气密性良好。（其他合理答案均得分）（2）装置②中产生ClO₂的反应是氯酸钠、亚硫酸钠和浓硫酸反应生成硫酸钠、二氧化氯和水，化学方程式为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；根据题意知，装置④反应后获得NaClO₂晶体，即ClO₂、NaOH和H₂O₂反应生成NaClO₂、H₂O和O₂，离子方程式为2ClO₂+H₂O₂+2OH^—=2ClO₂^—+2H₂O+O₂↑；（3）从溶液中得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，答案为：趁热过滤；用38℃～60℃温水洗涤；（4）①根据题给装置分析，电解池阳极反应为氯离子失电子生成ClO₂，氯元素的化合价由—1价升高到+5价，结合原子守恒和电荷守恒写出，电极反应式为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺②电解池阴极为氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，氢气的物质的量为0.005mol，则放电的氢离子为0.01mol，根据电中性原则通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子的物质的量为0.01mol；（5）根据题意知，配制250mL待测液需用到的定量玻璃仪器是250mL容量瓶；以淀粉溶液做指示剂，碘单质遇淀粉变蓝色，反应结束时，碘反应完全，蓝色褪去，达到滴定终点时的现象为当滴加最后一滴Na₂S₂O₃标准液时，溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；根据题给反应ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+C1^-，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-得关系式：NaClO₂——4S₂O₃^2-，设样品中NaClO₂的质量分数为x，则有：
NaClO₂——4S₂O₃^2-
90.5g       4mol
10xg         2 mol?L^-1×0.02L×10
解得x=90.5%。