Question

20．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種高效漂白劑和強氧化劑．
某興趣小組以NaClO₃制取ClO₂氣體，再由ClO₂制得NaClO₂，實驗裝置如下：

回答下列問題：
（1）用NaOH固體配制約20%的NaOH溶液100mL，需要的儀器有燒杯、玻璃棒、量筒、天平．
（2）實驗須使NaClO₃稍微過量，目的是使Na₂SO₃完全反應，避免產生SO₂氣體．
（3）為使ClO₂氣體能被均勻、充分吸收，操作時應注意控制硫酸的滴入速度．
（4）NaOH吸收ClO₂尾氣，生成物質的量之比為1：1的兩種陰離子，一種為ClO₂^-，則另一種為ClO₃^-．
（5）B中反應的離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑．
（6）證明NaClO₂具有氧化性的方法是：將B中溶液加熱除去H₂O₂，加入②（填序號，下同）酸化，再加入⑤⑥檢驗．
①稀HNO₃  ②稀H₂SO₄  ③K₂SO₃溶液  ④BaCl₂溶液  ⑤FeCl₂溶液  ⑥KSCN溶液
（7）裝置C的作用是防倒吸．
（8）預計NaClO₃轉化為NaClO₂的轉化率為80%，若要制得28.9g NaClO₂•3H₂O，至少需26.6 g NaClO₃．
（9）NaClO₂對污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明顯的去除效果．某污水中含CN^-a mg/L，現(xiàn)用NaClO₂將CN^-氧化，只生成兩種無毒氣體．處理100m³這種污水，至少需要NaClO₂$\frac{50a}{13}$ mol．

Answer 1

分析 （1）固體配制溶液，計算后稱量固體，在燒杯中溶解、冷卻即可；
（2）亞硫酸鈉和NaClO₃均會和硫酸發(fā)生反應，NaClO₃過量，防止生成二氧化硫；
（3）為使ClO₂氣體能被均勻、充分吸收，需要控制物質的量以及產生的速率；
（4）NaOH吸收ClO₂尾氣，生成物質的量之比為1：1的兩種陰離子，一種為ClO₂^-，Cl元素的化合價降低，則另一種陰離子中Cl元素的化合價大于+4價；
（5）B中ClO₂氣體在堿性環(huán)境下，能將過氧化氫氧化，得到ClO₂^-；
（6）NaClO₂具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，用硫氰化鉀檢驗鐵離子即可；
（7）裝置C作為安全瓶，可防止液體倒吸；
（8）由Na元素守恒可知存在NaClO₃～NaClO₂•3H₂O，結合m=nM計算；
（9）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種無毒氣體，即氮氣和二氧化碳，結合2ClO₂+2CN^-=2CO₂+2Cl^-+N₂↑計算．

解答 解：（1）用NaOH固體配制約20%的NaOH溶液100mL，需要的儀器有燒杯、玻璃棒、量筒、天平，故答案為：量筒；天平；
（2）亞硫酸鈉和NaClO₃均會和硫酸發(fā)生反應，實驗須使NaClO₃稍微過量，其目的是使Na₂SO₃完全反應，避免產生SO₂氣體，
故答案為：使Na₂SO₃完全反應，避免產生SO₂氣體；
（3）為使ClO₂氣體能被均勻、充分吸收，需要控制物質的量以及產生的速率，可以控制硫酸的滴入速度，故答案為：控制硫酸的滴入速度；
（4）NaOH吸收ClO₂尾氣，生成物質的量之比為1：1的兩種陰離子，一種為ClO₂^-，氧化還原反應規(guī)律，另一種離子中Cl元素化合價升高，即為ClO₃^-，
故答案為：ClO₃^-；
（5）ClO₂氣體在堿性環(huán)境下能將過氧化氫氧化，得到ClO₂^-，B中反應的離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑，
故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑；
（6）NaClO₂具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，用硫氰化鉀檢驗鐵離子即可，但是硝酸具有氧化性，會將亞鐵離子氧化，所以用硫酸酸化但是不用硝酸酸化，故答案為：②；⑤⑥；
（7）裝置C的作用是防倒吸，故答案為：防倒吸；
（8）28.9 g NaClO₂•3H₂O的物質的量是$\frac{28.9g}{144.5g/mol}$=0.2mol，根據(jù)鈉元素守恒需要的NaClO₃的物質的量是$\frac{0.2mol}{80%}$=0.25mol，所以需要NaClO₃的質量是0.25mol×106.5g/mol≈26.6g，故答案為：26.6；
（9）用ClO₂將CN^-氧化，生成氮氣和二氧化碳兩種無毒氣體的化學方程式為2ClO₂+2CN^-=2CO₂+2Cl-+N₂↑，amg/L這種污水中含有CN^-的質量是100ag，CN^-的物質的量為$\frac{100ag}{26g/mol}$=$\frac{50a}{13}$mol，所以需要ClO₂的物質的量是$\frac{50a}{13}$mol，故答案為：$\frac{50a}{13}$．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握制備原理、溶液配制、氧化還原反應、實驗技能為解答關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意結合守恒法及反應計算，題目難度不大．