Question

【題目】以Cl2、NaOH、CO(NH2)2 (尿素)和SO2為原料可制備N2H4·H2O(水合肼)和無水Na2SO3，其主要實(shí)驗(yàn)流程如下：

已知：①Cl2+2OHClO+Cl+H2O是放熱反應(yīng)。

②N2H4·H2O沸點(diǎn)約118 ℃，具有強(qiáng)還原性，能與NaClO劇烈反應(yīng)生成N2。

(1)如圖表示用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取Cl2時(shí)，陽極上產(chǎn)生也會(huì)產(chǎn)生少量的ClO2的電極反應(yīng)式：________________________________；電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體112 mL時(shí)，停止電解，則通過陽離子交換膜的陽離子物質(zhì)的量為________mol。

(2)步驟Ⅰ制備NaClO溶液時(shí)，若溫度超過40℃，Cl2與NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO3和NaCl，其離子方程式為____________________________________；實(shí)驗(yàn)中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是____________________________________。

(3)步驟Ⅱ合成N2H4·H2O的裝置如下圖所示。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在40 ℃以下反應(yīng)一段時(shí)間后，再迅速升溫至110 ℃繼續(xù)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中通過滴液漏斗滴加的溶液是_________________；使用冷凝管的目的是_________________________________。

(4)步驟Ⅳ用步驟Ⅲ得到的副產(chǎn)品Na2CO3制備無水Na2SO3，欲測(cè)定亞硫酸鈉產(chǎn)品的純度設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。準(zhǔn)確稱取所得亞硫酸鈉樣品m g于燒杯中，加入適量蒸餾水配成100 mL待測(cè)溶液。移取25.00 mL待測(cè)溶液于錐形瓶中，用c mol·L－1酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定，至滴定終點(diǎn)。重復(fù)2次，測(cè)得消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積的平均值為V mL(假設(shè)雜質(zhì)不反應(yīng))。樣品中亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________(用含m、c、V的代數(shù)式表示)。某同學(xué)設(shè)計(jì)的下列滴定方式中，合理的是________(夾持部分略去)(填字母序號(hào))

Answer 1

【答案】Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ 0.01 3Cl2+6OH5Cl+ClO3+3H2O 緩慢通入Cl2 NaClO堿性溶液 減少水合肼的揮發(fā) 126cV/m% BC

【解析】

（1）ClO2是電解飽和NaCl溶液的產(chǎn)物，因?yàn)閍極通入NaCl飽和溶液，故a為陽極，b為陰極，陽極Cl-失去電子，被氧化，生成CLO2；在陰極2H2O+2e-=H2OH-,生成112mlH2的同時(shí)，生成0.01molOH-，為保持溶液中的電荷守恒，則通過陽離子交換膜的陽離子為0.01mol；

（2）若溫度超過40℃，Cl2與NaOH溶液，發(fā)生歧化反應(yīng)，生成NaClO3、NaCl和水，因反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以除冰水浴外，還可以采取緩慢通入氯氣的方法控制溫度；

（3）步驟Ⅱ中的反應(yīng)為次氯酸鈉堿性溶液與尿素水溶液反應(yīng)制備水合肼，由于水合肼具有強(qiáng)還原性，能與次氯酸鈉反應(yīng)生成N2，為防止水合肼被氧化，應(yīng)逐滴加入NaClO堿性溶液；NaClO堿性溶液與尿素水溶液在110繼續(xù)反應(yīng)，水合肼的沸點(diǎn)為118，使用冷凝管的目的是減少水合肼的揮發(fā)；

（4）依據(jù)2MnO4- + 6H+ + 5SO32- =2Mn2+ +5SO42-+3H2O，結(jié)合題中所給的數(shù)據(jù)計(jì)算亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并依試劑性質(zhì)選擇滴定方式；

（1）ClO2是電解飽和NaCl溶液的產(chǎn)物，因?yàn)閍極通入NaCl飽和溶液，故a為陽極，b為陰極，陽極Cl-失去電子，被氧化，生成CLO2；陽極上產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式：Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋；在陰極2H2O+2e-=H2OH-,生成112mlH2的同時(shí)，生成0.01molOH-，為保持溶液中的電荷守恒，則通過陽離子交換膜的陽離子為0.01mol；

本題答案為：Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋，0.01。

（2）若溫度超過40℃，Cl2與NaOH溶液，發(fā)生歧化反應(yīng)，生成NaClO3、NaCl和水，離子方程式為：3Cl2+6OH5Cl+ClO3+3H2O；由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，為了控制溫度，除用冰水浴外，還可以緩慢的通入Cl2以控制溫度；

本題答案為：3Cl2+6OH5Cl+ClO3+3H2O，緩慢的通入Cl2。

（3）步驟Ⅱ中，發(fā)生反應(yīng)為次氯酸鈉堿性溶液與尿素水溶液反應(yīng)制備水合肼，由于水合肼具有強(qiáng)還原性，能與次氯酸鈉反應(yīng)生成N2，為防止水合肼被氧化，應(yīng)逐滴加入NaClO堿性溶液，故通過分液漏斗滴加的是NaClO堿性溶液，NaClO堿性溶液與尿素水溶液在110繼續(xù)反應(yīng)，水合肼的沸點(diǎn)為118，使用冷凝管的目的是減少水合肼的揮發(fā)；

本題答案為：NaClO堿性溶液 減少水合肼的揮發(fā)。

（4）高錳酸鉀和亞硫酸鈉反應(yīng)的離子方程式為2MnO4- + 6H+ + 5SO32- =2Mn2+ +5SO42-+3H2O，設(shè)mg樣品中含有NaSO3的物質(zhì)的量為x,，則有2：5=4cv：x,，解得x=cvmol，所以NaSO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：= 126cV/m%，因KMnO4顯強(qiáng)氧化性，所以應(yīng)選擇酸式滴定管，Na2CO3是堿性試劑應(yīng)選擇堿式滴定管，所以BC滴定方式合理；

本題答案為：126cV/m%，B C。