Question

7．亚氯酸钠（NaClO₂）是重要漂白剂，探究小组开展如下实验，回答下列问题：
实验Ⅰ：制取NaClO₂晶体按如图装置进行制取．

已知：NaClO₂饱和溶液在低于38℃时析出NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．
（1）装置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）已知装置B中的产物有ClO₂气体，则装置B中反应的方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；装置D中反应生成NaClO₂的化学方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；反应后的溶液中阴离子除了ClO₂^-、ClO₃^-、Cl^-、ClO^-、OH^-外还可能含有的一种阴离子是SO₄^2-；检验该离子的方法是取少量反应后的溶液，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-；
（3）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：样品杂质分析与纯度测定
（4）测定样品中NaClO₂的纯度．测定时进行如下实验：
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250mL待测溶液．
②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准液滴定，至滴定终点．重复2次，测得平均值为V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）．
达到滴定终点时的现象为滴加最后一滴Na₂S₂O₃标准液时，溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原，说明到达滴定终点．该样品中NaClO₂的质量分数为$\frac{226.25cV}{m}$（用含m、c、V的代数式表示）．

Answer 1

分析 装置B中制备得到ClO₂，所以B中为NaClO₃和Na₂SO₃在浓H₂SO₄的作用下生成ClO₂和Na₂SO₄，反应方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
C可防止倒吸，起到安全瓶的作用；D中加入过氧化氢和氢氧化钠，在低温下与ClO₂反应生成NaClO₂，反应方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
A和E都为尾气处理装置，防止污染大气；
（1）装置D中发生气体反应，装置内压强降低，装置C的作用是安全瓶，防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）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，装置D反应后的溶液获得NaClO₂晶体，装置D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；B制得的气体中含有SO₂，在装置D中被氧化生成硫酸，可以用利用硫酸钡是白色沉淀检验硫酸根；
（3）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；
（4）②碘遇淀粉变蓝色，反应结束时，碘反应完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃标准液时溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原，说明到达滴定终点；
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，根据方程式计算x值，根据m=nM计算次氯酸钠质量，其质量分数=$\frac{次氯酸钠质量}{样品质量}$．

解答 解：装置B中制备得到ClO₂，所以B中为NaClO₃和Na₂SO₃在浓H₂SO₄的作用下生成ClO₂和Na₂SO₄，反应方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
C可防止倒吸，起到安全瓶的作用；D中加入过氧化氢和氢氧化钠，在低温下与ClO₂反应生成NaClO₂，反应方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；
A和E都为尾气处理装置，防止污染大气；
（1）装置D中发生气体反应，装置内压强降低，装置C的作用是安全瓶，防止D瓶溶液倒吸到B瓶中，
故答案为：防止D瓶溶液倒吸到B瓶中；
（2）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，反应的方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2 ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，装置D反应后的溶液获得NaClO₂晶体，装置D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，B制得的气体中含有SO₂，在装置D中被氧化生成硫酸，溶液中可能存在SO₄^2-，用氯化钡溶液检验SO₄^2-，具体操作：取少量反应后的溶液，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-，
故答案为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；SO₄^2-；取少量反应后的溶液，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-；
（3）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：NaClO₃和NaCl；
（4）碘遇淀粉变蓝色，反应结束时，碘反应完全，滴加最后一滴Na₂S₂O₃标准液时溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原，说明到达滴定终点，
②令样品中NaClO₂的物质的量xmol，将所得混合液配成250mL待测溶液，移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中则25.00mL次氯酸钠溶液中次氯酸钠的物质的量为0.1xmol，
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，
1mol                4mol
0.1xmol c mol•L^-1×V×10^-3L
故1mol：4mol=0.1xmol：（ c mol•L^-1×V×10^-3L）
x=$\frac{cmol/L×V×1{0}^{-3}L×1mol}{4mol×0.1mol}$=2.5×10^-3c•V，
次氯酸钠质量分数=$\frac{2.5×1{0}^{-3}cVmol×90.5g/mol}{mg}$=$\frac{226.25cV}{m}$，
故答案为：滴加最后一滴Na₂S₂O₃标准液时，溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原，说明到达滴定终点；
$\frac{226.25cV}{m}$．

点评 本题考查物质制备，为高考常见题型，涉及离子检验、方程式的计算、氧化还原反应等知识点，明确反应原理、离子检验方法、方程式的计算方法等知识点是解本题关键，侧重考查学生对实验操作及评价、化学反应原理的掌握及应用等能力，知道各个装置的作用及可能发生的反应，题目难点中等．