Question

10．亞氯酸鈉（NaClO₂）是重要漂白劑．某化學(xué)興趣小組同學(xué)展開對亞氯酸鈉（NaClO₂）的研究．
實驗Ⅰ：制取NaClO₂晶體
已知：NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出的晶體是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．Ba（ClO₂）₂可溶于水．
利用如圖所示裝置進(jìn)行實驗．

（1）裝置②中產(chǎn)生ClO₂氣體的化學(xué)方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O．
（2）從裝置④反應(yīng)后的溶液獲得晶體NaClO₂的操作步驟為：
①減壓，55℃蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過濾；③用38℃～60℃的溫水洗滌；④低于60℃干燥，得到成品．
過濾用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒．
（3）設(shè)計實驗檢驗所得NaClO₂晶體是否含有雜質(zhì)Na₂SO₄，操作是：取晶體少許溶于水，先加足量的鹽酸，再加BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說明含有SO₄^2-．
（4）反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉K₂、打開K₁，裝置①的作用是吸收裝置B中多余的ClO₂和SO₂；如果撤去D中的冷水浴，可能導(dǎo)致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是NaClO₃和NaCl．
實驗Ⅱ：測定某亞氯酸鈉樣品的純度．
設(shè)計如下實驗方案，并進(jìn)行實驗：
①準(zhǔn)確稱取所得亞氯酸鈉樣品m g于燒杯中，加入適量蒸餾水和過量的碘化鉀晶體，再滴入適量的稀硫酸，充分反應(yīng)（已知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-）．將所得混合液配成100mL待測溶液．
②移取25.00mL待測溶液于錐形瓶中，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定，至滴定終點(diǎn)．重復(fù)2次，測得消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積的平均值為V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．
（5）滴定中使用的指示劑是淀粉溶液，達(dá)到滴定終點(diǎn)時的現(xiàn)象為溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘不變色．
（6）樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{9.05×1{0}^{-2}cv}{m}$（用含m、c、V的代數(shù)式表示，式量：NaClO₂  90.5）．

Answer 1

分析 裝置B中制備得到ClO₂，所以B中反應(yīng)為NaClO₃和Na₂SO₃在濃H₂SO₄的作用生成 ClO₂和Na₂SO₄，二氧化氯和氫氧化鈉反應(yīng)生成NaClO₂，B中可能發(fā)生Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）=Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O，產(chǎn)生的SO₂ 被帶入D中，SO₂與H₂O₂ 反應(yīng)生成硫酸鈉，由題目信息可知，應(yīng)控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl；裝置C的作用是安全瓶，有防倒吸作用，從裝置D的溶液獲得NaClO₂晶體，需要蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾、洗滌、干燥，裝置AE是吸收多余氣體防止污染．
（1 ）裝置②中產(chǎn)生ClO₂，亞硫酸鈉具有還原性，在反應(yīng)中作還原劑，生成硫酸鈉，結(jié)合原子守恒可知，還有水生成，然后配平書寫方程式；
（2）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，注意溫度控制；過濾是將固體不溶物跟液體分離的一種方法，其裝置由鐵架臺、燒杯、玻璃棒、漏斗、濾紙等儀器和用品組成；
（3）根據(jù)SO₄^2-的檢驗方法來分析；
（4）由題目信息可知，應(yīng)控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl；
（5）用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，I₂與指示劑淀粉產(chǎn)生藍(lán)色，終點(diǎn)是滴加最后一滴液體時溶液由藍(lán)色變成無色且半分鐘內(nèi)不變色；
（6）根據(jù)關(guān)系式NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-進(jìn)行計算．

解答 解：（1）氯酸鈉在酸性溶液中氧化亞硫酸鈉為硫酸鈉，本身被還原為二氧化氯，反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；
（2）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，應(yīng)趁熱過濾，由題目信息可知，應(yīng)控制溫度38℃～60℃進(jìn)行洗滌，低于60℃干燥，過濾時需用鐵架臺（含鐵圈、各種鐵夾）固定漏斗，需用燒杯盛放液體，需用玻璃棒引流，所以用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：用38℃～60℃的溫水洗滌；燒杯、漏斗、玻璃棒；
（3）SO₄^2-的檢驗用氯化鋇溶液，取少量晶體溶于蒸餾水，然后滴加幾滴BaCl₂溶液，若有白色沉淀出現(xiàn)，則含有Na₂SO₄，若無白色沉淀出現(xiàn)，則不含Na₂SO₄；
故答案為：取晶體少許溶于水，先加足量的鹽酸，再加BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說明含有SO₄^2-；
（4）裝置①盛放氫氧化鈉溶液，用球形干燥管，具有防倒吸功能，所以裝置①的作用是吸收裝置B中多余的ClO₂和SO₂，如果撤去④中的冷水浴，由題目信息可知，應(yīng)控制溫度38℃～60℃，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，所以如果撤去D中的冷水浴，可能導(dǎo)致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是NaClO₃和NaCl，
故答案為：吸收裝置B中多余的ClO₂和SO₂；NaClO₃和NaCl；
（5）因為是用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，反應(yīng)是I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，I₂與指示劑淀粉產(chǎn)生藍(lán)色，故終點(diǎn)是滴加最后一滴液體時溶液由藍(lán)色變成無色且半分鐘內(nèi)不變色；
故答案為：淀粉溶液；溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘不變色；
（6）令樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a，則：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-
90.5g                   4mol
mag               c mol•L^-1×V×10^-3L×$\frac{100mL}{25mL}$，
所以90.5g：mag=4mol：c mol•L^-1×V×10^-3L×$\frac{100mL}{25mL}$，
解得a=$\frac{9.05×1{0}^{-2}cv}{m}$．
故答案為：$\frac{9.05×1{0}^{-2}cv}{m}$．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備、對信息的利用、對裝置的理解、氧化還原反應(yīng)滴定等，理解原理是解題的關(guān)鍵，同時考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，難度中等，注意氧化還原反應(yīng)滴定中利用關(guān)系式進(jìn)行的計算．