Question

16．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是過氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：
①NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出產(chǎn)品
②純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下．
（1）發(fā)生器中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是c．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強(qiáng)酸性
b．將NaClO₃還原為ClO₂
c．稀釋ClO₂以防止爆炸
（2）吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂吸收塔內(nèi)的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解
（3）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次是_蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾
（4）某學(xué)習(xí)小組用碘量法測定粗產(chǎn)品中亞氯酸鈉的含量，實(shí)驗(yàn)如下：
a．準(zhǔn)確稱取所得亞氯酸鈉樣品mg于小燒杯中，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．（已知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺═2H₂O+2I₂+Cl^-）
b．移取25.00ml待測溶液于錐形瓶中，加幾滴淀粉溶液，用c mol•L^-1Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，重復(fù)2次，測得平均值為Vml．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為滴加最后一滴液體時(shí)溶液由藍(lán)色變成無色且半分鐘內(nèi)不變色
②該樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{22.625cV}{m}$%（用含m、c、V的代數(shù)式表示，結(jié)果化成最簡．）

Answer 1

分析 ClO₂在二氧化硫和空氣混合氣體中被稀釋，以防止ClO₂爆炸，在吸收塔中擠入氫氧化鈉溶液和過氧化氫發(fā)生2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑，生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，
（1）因通入二氧化硫，二氧化硫具有還原性，可與NaClO₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)，通入空氣，可起到稀釋的作用，防止ClO₂爆炸；
（2）二氧化硫和氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂，反應(yīng)時(shí)應(yīng)降低ClO₂濃度，防止爆炸；
（3）采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體；
（4）①用Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，反應(yīng)是I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，用淀粉為指示劑，滴定終點(diǎn)，溶液變?yōu)闊o色；
②由反應(yīng)中的I元素守恒可知：ClO₂^-～2I₂～4 S₂O₃^2-，結(jié)合反應(yīng)的關(guān)系式計(jì)算該題．

解答 解：ClO₂在二氧化硫和空氣混合氣體中被稀釋，以防止ClO₂爆炸，在吸收塔中擠入氫氧化鈉溶液和過氧化氫發(fā)生2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑，生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，
（1）因通入二氧化硫，二氧化硫具有還原性，可與NaClO₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-，通入空氣，可起到稀釋的作用，防止ClO₂爆炸，
故答案為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-； c；
（2）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，反應(yīng)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂．
H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解；
（3）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過過濾得到粗晶體．所以操作順序?yàn)檎舭l(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；
（4）①因?yàn)槭怯肗a₂S₂O₃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(shí)溶液由藍(lán)色變成無色且半分鐘內(nèi)不變色；
故答案為：滴加最后一滴液體時(shí)溶液由藍(lán)色變成無色且半分鐘內(nèi)不變色；
②由反應(yīng)中的I元素守恒可知：ClO₂^-～2I₂～4 S₂O₃^2-，25.00mL待測溶液中n（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$×cV×10^-3mol，m（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$×90.5cV×10^-3g；樣品mg配成250mL待測溶液中的NaClO₂質(zhì)量擴(kuò)大10倍，故樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{1}{4}××90.5cV×10{\;}^{-2}g}{mg}$×100%=$\frac{22.625cV}{m}$%；
故答案為：$\frac{22.625cV}{m}$%．

點(diǎn)評 本題物質(zhì)的制備以及含量的測定，為高考常見題型，題目以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識的運(yùn)用、有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作和簡單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力考查以及在新情境下綜合運(yùn)用知識解決問題的能力．題目有一定的難度．