Question

15．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．某化學(xué)興趣小組同學(xué)展開對漂白劑亞氯酸鈉（NaClO₂）的研究．
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（ClO）₂可溶于水．
利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）儀器a的名稱為三頸燒瓶，裝置①的作用是吸收多余的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境，裝置③的作用是防止倒吸  
（2）裝置②中產(chǎn)生ClO₂，涉及反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；裝置④中反應(yīng)生成NaClO₂的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂═2NaClO₂+2H₂O+O₂．
（3）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．如果撤去④中的冷水浴，可能導(dǎo)致產(chǎn)品中混有的雜質(zhì)是NaClO₃和NaCl．
（4）設(shè)計實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)所得NaClO₂晶體是否含有雜質(zhì)Na₂SO₄，操作與現(xiàn)象是：取少量晶體溶于蒸餾水，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．
（5）為了測定NaClO₂粗品的純度，取上述粗產(chǎn)品10.0g溶于水配成1L溶液，取出10mL溶液于錐形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，充分反應(yīng)后（NaClO₂被還原為Cl^-，雜質(zhì)不參加反應(yīng)），加入2～3滴淀粉溶液，用0.20mol•L^-1Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時用去標(biāo)準(zhǔn)液20.00mL，試計算NaClO₂粗品的純度90.5%．（提示：2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI）

Answer 1

分析 本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生污染性氣體，直接排放會污染環(huán)境，故需要尾氣處理，裝置①就是用堿吸收反應(yīng)產(chǎn)生的ClO₂等尾氣；關(guān)閉K₁，裝置②中發(fā)生反應(yīng)：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，生成ClO₂氣體，ClO₂氣體經(jīng)裝置③進(jìn)入裝置④，發(fā)生反應(yīng)：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，得NaClO₂溶液，經(jīng)減壓，55℃蒸發(fā)結(jié)晶；趁熱過濾； 用38℃～60℃的溫水洗滌；低于60℃干燥，得晶體NaClO₂•3H₂O，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）儀器a為三頸燒瓶；裝置①和裝置⑤都是吸收多余的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境；裝置③的作用是防止倒吸；
故答案為：三頸燒瓶；吸收多余的ClO₂氣體，防止污染環(huán)境；防止倒吸；
（2）裝置②中產(chǎn)生ClO₂，化學(xué)方程式為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；裝置④中為ClO₂與氫氧化鈉與過氧化氫的反應(yīng)，化學(xué)方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂═2NaClO₂+2H₂O+O₂；
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄（濃）═2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；2NaOH+2ClO₂+H₂O₂═2NaClO₂+2H₂O+O₂；
（3）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，故從裝置④反應(yīng)后的溶液獲得晶體NaClO₂的操作步驟為：減壓，55℃蒸發(fā)結(jié)晶；趁熱過濾； 用38℃～60℃的溫水洗滌；低于60℃干燥，得到成品；如果撤去④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：用38℃～60℃的溫水洗滌；NaClO₃和NaCl；
（4）檢驗(yàn)所得NaClO₂晶體是否含有雜質(zhì)Na₂SO₄：取少量晶體溶于蒸餾水，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：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；
（5）NaClO₂與足量酸化的KI溶液，反應(yīng)為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺→2H₂O+2I₂+Cl^-，令樣品中NaClO₂的物質(zhì)的量x，則：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，
1mol                4mol
x                20×10^-3×0.2mol
解得：x=1×10^-3mol，
10mL樣品中m（NaClO₂）=0.001mol×90.5g/mol=0.0905g，原樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.0905g×1000}{10g}×100%$=90.5%；
故答案為：90.5%．

點(diǎn)評 本題考查亞氯酸鈉制備實(shí)驗(yàn)的基本操作、亞氯酸鈉的性質(zhì)及中和滴定等知識，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，題目難度中等．