Question

14．ClO₂是一種優(yōu)良的消毒劑，濃度過高時易發(fā)生分解，常將其制備成NaClO₂固體以便運輸和貯存．過氧化氫法制備NaClO₂固體的實驗裝置如圖1所示．

已知：
2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄═2ClO₂↑+O₂↑+Na₂SO₄+2H₂O
2ClO₂+H₂O₂+2NaOH═2NaClO₂+O₂↑+2H₂O
ClO₂熔點-59℃、沸點11℃；H₂O₂沸點150℃
請回答：
（1）儀器A的作用是防止倒吸；冰水浴冷卻的目的是降低NaClO₂的溶解度、減少H₂O₂的分解、增加ClO₂的溶解度、減少ClO₂的分解（寫出兩種）．
（2）空氣流速過快或過慢，均降低NaClO₂產(chǎn)率，試解釋其原因空氣流速過慢時，ClO₂不能及時被移走，濃度過高導(dǎo)致分解；空氣流速過快時，ClO₂不能被充分吸收
（3）Cl^-存在時會催化ClO₂生成．反應(yīng)開始時在三頸燒瓶中加入少量鹽酸，ClO₂的生成速率大大提高，并產(chǎn)生微量氯氣．該過程可能經(jīng)兩步反應(yīng)完成，將其補充完整：
①2ClO₃^-+2Cl^-+4H⁺=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O（用離子方程式表示），②H₂O₂+Cl₂═2Cl^-+O₂+2H⁺．
（4）H₂O₂濃度對反應(yīng)速率有影響．通過圖2所示裝置將少量30%H₂O₂溶液濃縮至40%，B處應(yīng)增加一個設(shè)備．該設(shè)備的作用是減壓，餾出物是H₂O．

Answer 1

分析 氯酸鈉（NaClO₃）在酸性條件下與過氧化氫生二氧化氯，ClO₂與氫氧化鈉溶液和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，
（1）儀器A為安全瓶，冰水浴降低NaClO₂的溶解度，降低溫度，防止不穩(wěn)定的物質(zhì)分解；
（2）空氣流速過慢時，ClO₂不能及時被移走，濃度過高導(dǎo)致分解；空氣流速過快時，ClO₂不能被充分吸收；
（3）Clˉ存在時會催化ClO₂的生成，反應(yīng)開始時在三頸燒瓶中加入少量鹽酸，ClO₂的生成速率大大提高，并產(chǎn)生微量氯氣，則氯離子與氯酸根離子反應(yīng)生成ClO₂和氯氣；
（4）過氧化氫受熱易分解，故采用減壓蒸餾的方式．

解答 解：（1）儀器A為安全瓶，防止倒吸；冰水浴冷卻的目的是為降低NaClO₂的溶解度；減少H₂O₂的分解；增加ClO₂的溶解度；減少ClO₂的分解用冰水浴冷卻；
故答案為：防止倒吸；降低NaClO₂的溶解度、減少H₂O₂的分解、增加ClO₂的溶解度、減少ClO₂的分解；
（2）空氣流速過慢時，ClO₂不能及時被移走，濃度過高導(dǎo)致分解；空氣流速過快時，ClO₂不能被充分吸收，則空氣流速過快或過慢，均降低NaClO₂產(chǎn)率；
故答案為：空氣流速過慢時，ClO₂不能及時被移走，濃度過高導(dǎo)致分解；空氣流速過快時，ClO₂不能被充分吸收；
（3）Clˉ存在時會催化ClO₂的生成，反應(yīng)開始時在三頸燒瓶中加入少量鹽酸，ClO₂的生成速率大大提高，并產(chǎn)生微量氯氣反應(yīng)為，2ClO₃^-+2Cl^-+4H⁺=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，H₂O₂+Cl₂═2Cl^-+O₂+2H⁺；
故答案為：2ClO₃^-+2Cl^-+4H⁺=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O；
（4）過氧化氫受熱易分解，故采用減壓蒸餾的方式，則B處增加一個減壓設(shè)備，餾出物為H₂O，
故答案為：減壓；H₂O．

點評 本題以物質(zhì)制備為載體，考查學(xué)生對原理的分析理解、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)、實驗方案設(shè)計、信息獲取與遷移運用等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，題目難度中等．