Question

14．利用如圖裝置制取ClO₂，并以ClO₂為原料制備亞氯酸鈉（NaClO₂是一種高效氧化劑、漂白劑）．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℃時析出晶體是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．

完成下列填空：
（1）裝置②中產(chǎn)生ClO₂的化學(xué)方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；裝置④中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑．
（2）裝置③的作用是防止倒吸；裝置①和⑤在本實(shí)驗中的作用吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，防止其污染空氣．
（3）裝置④反應(yīng)后的溶液中還含有少量NaOH雜質(zhì)，從該溶液獲得無水NaClO₂晶體的操作步驟為：①減壓，55℃左右蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過濾；③用50℃左右的溫水洗滌；④低于60℃干燥，得到成品．步驟③中用50℃左右的溫水洗滌的原因是防止生成NaClO₂•3H₂O晶體和溫度過高產(chǎn)品分解．
（4）亞氯酸鈉純度測定：①準(zhǔn)確稱取所得亞氯酸鈉樣品10.0g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)．將所得混合液配成250mL待測溶液．②取25.00mL待測液，用2.0 mol•L^-1Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），以淀粉溶液做指示劑，達(dá)到滴定終點(diǎn)時的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胍坏螛?biāo)準(zhǔn)液，錐形瓶溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色．重復(fù)滴定3次，測得數(shù)據(jù)如表所示，則該樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.5%．

實(shí)驗序號	滴定前讀數(shù)/mL	滴定后讀數(shù)/mL
1	0.00	19.96
2	3.26	23.30
3	1.10	23.40

（5）實(shí)驗過程中若NaClO₂變質(zhì)可分解為NaClO₃和NaCl．取等質(zhì)量NaClO₂，其中一份加熱高于60℃使之變質(zhì)，另一份嚴(yán)格保存，均配成溶液，并分別與足量FeSO₄溶液反應(yīng)時，消耗Fe²⁺的物質(zhì)的量相同 （填“相同”“不相同”或“無法判斷”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物NaClO₃、Na₂SO₃、H₂SO₄，生成物為ClO₂和2Na₂SO₄，配平方程式即可；二氧化氯和雙氧水在堿性環(huán)境下反應(yīng)獲得NaClO₂；
（2）裝置③為安全瓶，防止倒吸，裝置①和⑤吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，防止其污染空氣；
（3）因為NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出晶體是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，若要得到NaClO₂晶體，需在38-60℃得到晶體，用38-60℃的溫水洗滌；
（4）有碘單質(zhì)參和生成的反應(yīng)，一般采用淀粉溶液做指示劑，該反應(yīng)是Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定碘，終點(diǎn)溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；
計算時一般找出關(guān)系式，由此進(jìn)行計算，關(guān)系式為ClO₂^---2I₂--4S₂O₃^2-，計算得到樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）NaClO₂變質(zhì)可分解為NaClO₃和NaCl，方程式為3NaClO₂=2NaClO₃+NaCl，NaClO₂試樣與足量FeSO₄溶液反應(yīng)3ClO₂^-+12Fe²⁺+6H₂O=4Fe（OH）₃↓+3Cl^-+8Fe³⁺，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)理論電子轉(zhuǎn)移判斷解答．

解答 解：（1）根據(jù)反應(yīng)物NaClO₃、Na₂SO₃、H₂SO₄，生成物為ClO₂和2Na₂SO₄，配平方程式為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；裝置④反應(yīng)獲得NaClO₂，反應(yīng)為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑；
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑；
（2）裝置③為安全瓶，防止裝置②中氣體溫度降低而產(chǎn)生倒吸，裝置①和⑤吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，防止其污染空氣；
故答案為：防止倒吸；吸收反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，防止其污染空氣；
（3）因為NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出晶體是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，若要得到NaClO₂晶體，需在38-60℃得到晶體，用38-60℃的溫水洗滌，防止生成NaClO₂•3H₂O晶體和溫度過高產(chǎn)品分解，故答案為：防止生成NaClO₂•3H₂O晶體和溫度過高產(chǎn)品分解；
（4）碘單質(zhì)參和生成的反應(yīng)，一般采用淀粉溶液做指示劑，該反應(yīng)是Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定碘，滴入最后一滴Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液，終點(diǎn)溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；3次測得數(shù)據(jù)如計算消耗硫代硫酸鈉的體積是：$\frac{19.96+（23.30-3.26）+（23.40-1.10）}{3}$=20.77mL，
計算時一般找出關(guān)系式，由此進(jìn)行計算，關(guān)系式為ClO₂^---2I₂--4S₂O₃^2-
n（ClO₂^-）=$\frac{1}{4}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{4}$×20.77×10^-3×2.0≈0.01mol
m（NaClO₂）=0.01×90.5=9.05g，
計算得到樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{9.05g}{10g}$×100%=90.5%；
故答案為：滴入最后一滴Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；90.5%；
（5）NaClO₂變質(zhì)可分解為NaClO₃和NaCl，Cl元素從+3價變?yōu)?5價和-1價，反應(yīng)為3NaClO₂=2NaClO₃+NaCl，NaClO₂試樣與足量FeSO₄溶液反應(yīng)3ClO₂^-+12Fe²⁺+6H₂O=4Fe（OH）₃↓+3Cl^-+8Fe³⁺，最終得到Cl元素由+3價變?yōu)?1價，所以NaClO₂變質(zhì)前后分別與Fe²⁺反應(yīng)時，最終均得到等量NaCl，Cl元素均由+3價變?yōu)?1價，根據(jù)電子守恒，兩個過程中得到的電子的物質(zhì)的量相同，所以兩份試樣消耗FeSO₄的物質(zhì)的量相同，
故答案為：相同．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)制備方法和實(shí)驗設(shè)計，步驟理解應(yīng)用，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度中等．