Question

【題目】ClO2是一種優(yōu)良的消毒劑，常將其制成NaClO2固體，以便運(yùn)輸和貯存，過(guò)氧化氫法備NaClO2固體的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

已知：①2NaC1O3+H2O2+H2SO4=2C1O2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O

2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O

②ClO2熔點(diǎn)-59℃、沸點(diǎn)11℃，濃度過(guò)高時(shí)易發(fā)生分解；③H2O2沸點(diǎn)150℃

請(qǐng)回答：

（1）儀器B的作用是__________________，儀器A的作用是_________________，冰水浴冷卻的目的是____________________（寫(xiě)兩種）。

（2）該裝置不完善的方面是________________________。

（3）空氣流速過(guò)快或過(guò)慢，均降低NaClO產(chǎn)率，試解釋其原因________________________。

（4）Cl-存在時(shí)會(huì)催化ClO2的生成。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)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(guò)程可能經(jīng)兩步完成，請(qǐng)將其補(bǔ)充完整：①_____________________________（用離子方程式表示），②H2O2+Cl2=2Cl-+O2+2H+

（5）NaClO2純度測(cè)定：①準(zhǔn)確稱(chēng)取所得NaClO2樣品10.0g于燒杯中，加入適量蒸餾水過(guò)量的碘化鉀晶體，再滴入適量的稀硫酸，充分反應(yīng)（C1O2-的產(chǎn)物為Cl-），將所得混合液配成250mL待測(cè)溶液；②取25.00mL待測(cè)液，用2.0mol·L-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)，以淀粉溶液做指示劑，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為__________________________，重復(fù)滴定3次，測(cè)得Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液平均用量為20.00mL，則該樣品中NaClO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________________。（M(NaClO2)=90.5g/mol）

Answer 1

【答案】 保證恒壓滴液漏斗與三頸圓底燒瓶?jī)?nèi)部壓強(qiáng)相同以使得漏斗內(nèi)液體可以順利滴下、通過(guò)活塞可控制液體滴加的量和速率 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（寫(xiě)出兩條即可 沒(méi)有尾氣處理裝置 空氣流速過(guò)慢時(shí)，ClO2不能及時(shí)被移走，濃度過(guò)高導(dǎo)致分解；空氣流速過(guò)快時(shí)，ClO2不能被充分吸收，導(dǎo)致浪費(fèi)原料，產(chǎn)率降低 2ClO3-+2Cl-+4H+=2C1O2↑+Cl2↑+2H2O （當(dāng)最后半滴滴定液滴下后）溶液由無(wú)色變藍(lán)色，且30秒內(nèi)不褪色 90.5%

【解析】（1）裝置B為恒壓分(滴)液漏斗，因?yàn)槿�頸圓底燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)生成氣體，所以此處使用該裝置以保證恒壓分(滴)液漏斗與三頸圓底燒瓶?jī)?nèi)部壓強(qiáng)相同以使得漏斗內(nèi)液體可以順利滴下并通過(guò)活塞控制液體滴加的量和速率。三頸圓底燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)生成氣體，為防止倒吸，右側(cè)導(dǎo)管不能直接伸入溶液中，儀器A的作用是防止倒吸。三頸圓底燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)生成C1O2，經(jīng)A裝置后進(jìn)入右側(cè)反應(yīng)器中，發(fā)生反應(yīng)：2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O，用冰水浴冷卻，降低了溫度，從而降低了NaClO2的溶解度，有利于NaClO2結(jié)晶析出；常溫時(shí)C1O2是氣體，降低溫度可增加ClO2的溶解度；降低溫度，可防止H2O2、ClO2等不穩(wěn)定的物質(zhì)分解。

（2）即使用冰水浴冷卻右側(cè)反應(yīng)容器，也不可能將ClO2完全吸收，ClO2為污染性氣體，直接排放會(huì)污染環(huán)境，所以還需要尾氣處理裝置，這是該裝置不完善的地方。

（3）由已知ClO2濃度過(guò)高時(shí)易發(fā)生分解，若空氣流速過(guò)慢，則ClO2不能被及時(shí)移走，濃度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致分解；若空氣流速過(guò)快，則ClO2不能被充分吸收，所以空氣流速過(guò)快或過(guò)慢，均會(huì)導(dǎo)致原料浪費(fèi)，降低NaClO2的產(chǎn)率。

（4）由已知可得，氯酸鈉（NaClO3）在酸性條件下與過(guò)氧化氫生二氧化氯，Cl-存在時(shí)會(huì)催化ClO2的生成，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，故反應(yīng)離子方程式為：①2ClO3-+2Cl-+4H+=2C1O2↑+Cl2↑+2H2O。

（5）該反應(yīng)為Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定碘單質(zhì)，以淀粉溶液做指示劑，所以當(dāng)最后一滴(或半滴)滴定液滴下后，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色且30秒內(nèi)不褪色；由反應(yīng)ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，可得關(guān)系：ClO2-~2I2~4S2O32-，n(NaClO2)= n(ClO2-)=n(S2O32-)=×2.0mol·L-1×20.00×10-3L=0.01mol，因?yàn)榕渲?/span>250mL待測(cè)溶液，取25.00mL進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所以樣品中NaClO2的質(zhì)量為：0.01mol×90.5g/mol×=9.05g，則該樣品中NaClO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：9.05g÷10g×100%=90.5%。