Question

10．為研究亞氯酸鈉（ NaClO₂ ） 的性質(zhì)，某化學興趣小組進行了如下實驗．
實驗Ⅰ：制取 NaClO₂晶體
已知：i．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；
ii．裝置②產(chǎn)生ClO₂，ClO₂是一種易溶于水、能與堿液反應(yīng)、有刺激性氣味的氣體．
利用如圖所示裝置進行實驗

（1）裝置③的作用是防止倒吸．
（2）裝置④中制備NaClO₂的離子方程式為2OH^-+2ClO₂+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑．
（3）從裝置④反應(yīng)后的溶液獲得NaClO₂晶體的操作步驟為：
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．
實驗Ⅱ：測定某亞氯酸鈉樣品的純度．設(shè)計如圖1實驗方案，并進行實驗：
i．準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．
ii．移取25.00mL待測溶液于錐形瓶中，加幾滴淀粉溶液，用2.0mol•L^-1Na₂S₂O₃標準液滴定，至滴定終點．重復2次，測得平均值為20.00mL（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）．
（4）達到滴定終點時的現(xiàn)象為溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘不變色．
（5）該樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{3.62}{m}×100%$．
實驗Ⅲ：亞氯酸鈉溶液間接電化學法除去NO的過程，如圖2所示：已知電解池的陽極室和吸收池中溶液的pH均在8-9之間
（6）寫出陽極的電極反應(yīng)式：Cl^-+4OH^--4e-=ClO₂^-+H₂O．
（7）用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理：4NO+3ClO₂^-+4OH^-=4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O．

Answer 1

分析 本實驗產(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進入裝置④，發(fā)生反應(yīng)：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，得NaClO₂溶液，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作，得晶體NaClO₂•3H₂O．
（1）裝置③的作用是防止倒吸；
（2）裝置④為二氧化氯與過氧化氫、氫氧化鈉反應(yīng)制備的NaClO₂反應(yīng)；
（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，故用38-60℃的溫水洗滌；
（4）用淀粉溶液做指示劑，該反應(yīng)是Na₂S₂O₃標準液滴定碘，終點溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；
（5）根據(jù)化學反應(yīng)可得關(guān)系式：NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，令樣品中NaClO₂的物質(zhì)的量x，根據(jù)關(guān)系式計算；
（6）陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，是氯離子，失電子，生成ClO₂^-；
（7）ClO₂^-與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硝酸根離子．

解答 解：（1）裝置③的作用是防止倒吸；
故答案為：防止倒吸；
（2）裝置④為二氧化氯與過氧化氫、氫氧化鈉反應(yīng)制備的NaClO₂反應(yīng)，氯元素化合價降低，則過氧化氫中氧元素化合價升高生成氧氣，離子方程式為：2OH^-+2ClO₂+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑；
故答案為：2OH^-+2ClO₂+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑；
（3）由題可知，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，若要得到NaClO₂晶體，需在38-60℃得到晶體，故用38-60℃的溫水洗滌；
故答案為：用38℃～60℃的溫水洗滌；
（4）用淀粉溶液做指示劑，該反應(yīng)是Na₂S₂O₃標準液滴定碘，滴入最后一滴Na₂S₂O₃標準液，終點溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；
故答案為：溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘不變色；
（5）令25.00mL待測溶液中NaClO₂的物質(zhì)的量x，則：
NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-，
1mol         4mol
x      20×10^-3×2mol
解得：x=1×10^-2mol，
m（NaClO₂）=0.01mol×90.5g/mol=0.905g，
則mg樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{0.905g×4}{mg}×100%$=$\frac{3.62}{m}×100%$；
故答案為：=$\frac{3.62}{m}×100%$；
（6）陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，是氯離子，失電子，生成ClO₂^-，電極反應(yīng)式為：Cl^-+4OH^--4e-=ClO₂^-+H₂O；
故答案為：Cl^-+4OH^--4e-=ClO₂^-+H₂O；
（7）ClO₂^-與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硝酸根離子，離子方程式為：4NO+3ClO₂^-+4OH^-=4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O；
故答案為：4NO+3ClO₂^-+4OH^-=4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O．

點評 本題以物質(zhì)制備為載體，考查學生對原理的分析理解、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)含量測定、電解原理等，需要學生具備扎實的基礎(chǔ)，題目難度中等．