题目内容

【题目】碘化钠在医疗及食品方面有重要的作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H4·H2O)为原料制备碘化钠。已知:水合肼具有还原性。回答下列问题:

(1)水合肼的制备反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOH= N2H4·H2O +NaCl+Na2CO3

①制取次氯酸钠和氢氧化钠混合液的连接顺序为__________(按气流方向,用小写字母表示)。若该实验温度控制不当,反应后测得三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为____。

②制备水合肼时,应将__________滴到__________中(填“NaClO溶液”或“尿素溶液”),且滴加速度不能过快。

③尿素的电子式为__________________

(2)碘化钠的制备:采用水合肼还原法制取碘化钠固体,其制备流程如图所示:

在“还原”过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物IO3-,该过程的离子方程式为 ___。

(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:

a.称取10.00 g样品并溶解,在500 mL容量瓶中定容;

b.量取25.00 mL待测液于锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入M溶液作指示剂:

c. 用0.2000 mol·L1的 Na2S2O3标 准 溶 液 滴 定 至 终 点(反 应 方 程 式2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),重复实验多次,测得消耗标准溶液的体积为15.00 mL。

①M为____________(写名称)。

②该样品中NaI的质量分数为_______________。

【答案】ecdabf 5:3 NaClO溶液 尿素溶液 2IO3-+3N2H4·H2O=3N2↑+2I-+9H2O 淀粉 90%

【解析】

(1)①根据制备氯气,除杂,制备次氯酸钠和氧氧化钠,处理尾气分析;三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1,设ClO-与ClO3-的物质的量分别为5 mol、1 mol,根据得失电子守恒,生成5 molClO- 则会生成Cl-5 mol,生成1 molClO3-则会生成Cl-5 mol,据此分析可得;

②NaClO氧化水合肼;

③尿素中C原子与O原子形成共价双键,与2个-NH2的N原子形成共价单键;

(2)碘和NaOH反应生成NaI、NaIO,副产物IO3-,加入水合肼还原NaIO、副产物IO3-,得到碘离子和氮气,结晶得到碘化钠,根据流程可知,副产物IO3-与水合肼生成碘离子和氮气,据此书写;

(3)①碘单质参与,用淀粉溶液做指示剂;

②根据碘元素守恒,2I-~I2~2Na2S2O3,则n(NaI)=n(Na2S2O3),计算样品中NaI的质量,最后计算其纯度。

(1)①装置C用二氧化锰和浓盐酸混合加热制备氯气,用B装置的饱和食盐水除去杂质HCl气体,为保证除杂充分,导气管长进短出,氯气与NaOH在A中反应制备次氯酸钠,为使反应物充分反应,要使氯气从a进去,由D装置吸收未反应的氯气,以防止污染空气,故导气管连接顺序为:ecdabf;三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1,设ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1的物质的量分别为5 mol、1 mol,根据得失电子守恒,生成6 molClO-则会生成Cl-的物质的量为5 mol,生成1mol ClO3-则会生成Cl- 5 mol,则被还原的氯元素为化合价降低的氯元素,即为Cl-,n(Cl-)=5 mol+5 mol=10mol,被氧化的氯元素为化合价升高的氯元素,其物质的量为ClO-与ClO3-物质的量的和,共5 mol+1 mol=6mol,故被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为10:6=5:3;

②制备水合肼时,将尿素滴到NaClO溶液中或过快滴加,都会使过量的NaClO溶液氧化水合肼,降低产率,故实验中制备水合肼的操作是:取适量A中的混合液逐滴加入到定量的尿素溶液中制备水合肼,滴加顺序不能颠倒,且滴加速度不能过快;

③尿素CO(NH2)2中C原子与O原子形成共价双键,与2个—NH2的N原子形成共价单键,所以其电子式为:;

(2)根据流程可知,副产物IO3-与水合肼生成碘离子和氮气,反应的离子方程式为:2IO3-+3N2H4H2O=3N2↑+2I-+9H2O;

(3)①实验中滴定碘单质,应该用淀粉作指示剂,所以M是淀粉;

②根据碘元素守恒,2I-~I2~2Na2S2O3,则n(NaI)=n(Na2S2O3),故样品中NaI的质量m(NaI)=×150 g/mol=9.00 g,故样品中NaI的质量分数为×100%=90.0%。

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③若在250℃、p1为10 5Pa条件下,反应达到平衡时容器的体积为1 L,则该条件下B点N2的分压p(N2)为_______Pa (分压=总压×物质的量分数,保留一位小数)。

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