Question

20．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种高效漂白剂和强氧化剂．
某兴趣小组以NaClO₃制取ClO₂气体，再由ClO₂制得NaClO₂，实验装置如下：

回答下列问题：
（1）用NaOH固体配制约20%的NaOH溶液100mL，需要的仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、天平．
（2）实验须使NaClO₃稍微过量，目的是使Na₂SO₃完全反应，避免产生SO₂气体．
（3）为使ClO₂气体能被均匀、充分吸收，操作时应注意控制硫酸的滴入速度．
（4）NaOH吸收ClO₂尾气，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO₂^-，则另一种为ClO₃^-．
（5）B中反应的离子方程式为2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑．
（6）证明NaClO₂具有氧化性的方法是：将B中溶液加热除去H₂O₂，加入②（填序号，下同）酸化，再加入⑤⑥检验．
①稀HNO₃  ②稀H₂SO₄  ③K₂SO₃溶液  ④BaCl₂溶液  ⑤FeCl₂溶液  ⑥KSCN溶液
（7）装置C的作用是防倒吸．
（8）预计NaClO₃转化为NaClO₂的转化率为80%，若要制得28.9g NaClO₂•3H₂O，至少需26.6 g NaClO₃．
（9）NaClO₂对污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明显的去除效果．某污水中含CN^-a mg/L，现用NaClO₂将CN^-氧化，只生成两种无毒气体．处理100m³这种污水，至少需要NaClO₂$\frac{50a}{13}$ mol．

Answer 1

分析 （1）固体配制溶液，计算后称量固体，在烧杯中溶解、冷却即可；
（2）亚硫酸钠和NaClO₃均会和硫酸发生反应，NaClO₃过量，防止生成二氧化硫；
（3）为使ClO₂气体能被均匀、充分吸收，需要控制物质的量以及产生的速率；
（4）NaOH吸收ClO₂尾气，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO₂^-，Cl元素的化合价降低，则另一种阴离子中Cl元素的化合价大于+4价；
（5）B中ClO₂气体在碱性环境下，能将过氧化氢氧化，得到ClO₂^-；
（6）NaClO₂具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，用硫氰化钾检验铁离子即可；
（7）装置C作为安全瓶，可防止液体倒吸；
（8）由Na元素守恒可知存在NaClO₃～NaClO₂•3H₂O，结合m=nM计算；
（9）ClO₂将CN^-氧化，只生成两种无毒气体，即氮气和二氧化碳，结合2ClO₂+2CN^-=2CO₂+2Cl^-+N₂↑计算．

解答 解：（1）用NaOH固体配制约20%的NaOH溶液100mL，需要的仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、天平，故答案为：量筒；天平；
（2）亚硫酸钠和NaClO₃均会和硫酸发生反应，实验须使NaClO₃稍微过量，其目的是使Na₂SO₃完全反应，避免产生SO₂气体，
故答案为：使Na₂SO₃完全反应，避免产生SO₂气体；
（3）为使ClO₂气体能被均匀、充分吸收，需要控制物质的量以及产生的速率，可以控制硫酸的滴入速度，故答案为：控制硫酸的滴入速度；
（4）NaOH吸收ClO₂尾气，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO₂^-，氧化还原反应规律，另一种离子中Cl元素化合价升高，即为ClO₃^-，
故答案为：ClO₃^-；
（5）ClO₂气体在碱性环境下能将过氧化氢氧化，得到ClO₂^-，B中反应的离子方程式为2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑，
故答案为：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑；
（6）NaClO₂具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，用硫氰化钾检验铁离子即可，但是硝酸具有氧化性，会将亚铁离子氧化，所以用硫酸酸化但是不用硝酸酸化，故答案为：②；⑤⑥；
（7）装置C的作用是防倒吸，故答案为：防倒吸；
（8）28.9 g NaClO₂•3H₂O的物质的量是$\frac{28.9g}{144.5g/mol}$=0.2mol，根据钠元素守恒需要的NaClO₃的物质的量是$\frac{0.2mol}{80%}$=0.25mol，所以需要NaClO₃的质量是0.25mol×106.5g/mol≈26.6g，故答案为：26.6；
（9）用ClO₂将CN^-氧化，生成氮气和二氧化碳两种无毒气体的化学方程式为2ClO₂+2CN^-=2CO₂+2Cl-+N₂↑，amg/L这种污水中含有CN^-的质量是100ag，CN^-的物质的量为$\frac{100ag}{26g/mol}$=$\frac{50a}{13}$mol，所以需要ClO₂的物质的量是$\frac{50a}{13}$mol，故答案为：$\frac{50a}{13}$．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备原理、溶液配制、氧化还原反应、实验技能为解答关键，侧重分析与实验能力的考查，注意结合守恒法及反应计算，题目难度不大．