Question

3．實驗室可用NaClO₃制取ClO₂氣體，再由ClO₂ 制得NaClO₂，實驗裝置如圖所示，回答下列問題：

（1）實驗容器a稱為分液漏斗，B中H₂O₂發(fā)生氧化反應（填“氧化”、“還原”）
（2）實驗裝置C的作用是防倒吸．
（3）為使ClO₂氣體能被均勻、充分吸收，操作時應注意控制硫酸滴入速度．
（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+2OH^-+H₂O₂=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）預計NaClO₃轉化為NaClO₂的轉化率為80%，若要制得28.9 g NaClO₂•3H₂O（式量：144.5），至少需26.6g NaClO₃（式量：106.5）．

Answer 1

分析 用NaClO₃制取ClO₂氣體，再由ClO₂ 制得NaClO₂，由實驗裝置可知，裝置A中盛放硫酸、NaClO₃和Na₂SO₃，反應生成ClO₂氣體，ClO₂氣體和H₂O₂在B發(fā)生發(fā)生反應，反應能使裝置內壓強降低，可能發(fā)生倒吸，裝置C為防倒吸裝置，裝置D為尾氣吸收裝置；
（1）儀器a為分液漏斗；B中發(fā)生反應為二氧化氯在堿性溶液中和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應制得NaClO₂，二氧化氯中Cl為+4價，變?yōu)镹aClO₂中的+3價，化合價變低，過氧化氫中的元素化合價應該升高，發(fā)生氧化反應；
（2）裝置C為防止倒吸裝置；
（3）緩慢通入ClO₂可以使ClO₂氣體能被均勻、充分吸收；
（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^-，根據氧化還原反應規(guī)律來書寫；
（5）B中發(fā)生反應為二氧化氯在堿性溶液中和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應生成NaClO₂，O₂和H₂O；
（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）根據元素守恒進行計算即可．

解答 解：實驗過程分析：裝置A中盛放硫酸、NaClO₃和Na₂SO₃，反應生成ClO₂氣體：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，ClO₂氣體和H₂O₂在B發(fā)生發(fā)生氧化還原反應：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂，發(fā)生反應可能使裝置內壓強降低，可能發(fā)生倒吸，裝置C為防倒吸裝置，裝置D為尾氣吸收裝置；
（1）儀器a為分液漏斗；B中發(fā)生反應為二氧化氯在堿性溶液中和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應制得NaClO₂，二氧化氯中Cl為+4價，變?yōu)镹aClO₂中的+3價，化合價變低，過氧化氫中的元素化合價應該升高，發(fā)生氧化反應；
故答案為：分液漏斗；氧化；
（2）亞硫酸鈉具有還原性，在反應中作還原劑；裝置A中產生ClO₂的反應是氯酸鈉在酸性溶液中氧化亞硫酸鈉為硫酸鈉，本身被還原為二氧化氯，ClO₂進入裝置B，發(fā)生反應使裝置內壓強降低，可能發(fā)生倒吸，裝置C的作用為防止倒吸；
故答案為：防止倒吸；
（3）緩慢通入ClO₂，可以使ClO₂氣體被均勻、充分吸收，ClO₂是硫酸、NaClO₃與亞硫酸鈉反應生成的，所以要使ClO₂氣體能被均勻、充分吸收，應該控制控制硫酸滴入速度；
故答案為：控制硫酸滴入速度；
（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）B中發(fā)生反應為二氧化氯在堿性溶液中和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應制得NaClO₂，二氧化氯中Cl為+4價，變?yōu)镹aClO₂中的+3價，化合價變低，過氧化氫中的元素化合價應該升高，則H₂O₂中O元素化合價由-2價變?yōu)?價，產物為O₂和H₂O，反應的離子方程式為：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂；
故答案為：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=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，加入非氧化性酸酸化，再加入含F(xiàn)e²⁺的化合物，若有Fe³⁺生成，則證明NaClO₂具有氧化性，用KSCN溶液檢驗Fe³⁺，現(xiàn)象是溶液變紅；
故答案為：②；⑤⑥；
（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）28.9 g NaClO₂•3H₂O（式量：144.5），n（NaClO₂•3H₂O）=$\frac{m}{M}$=$\frac{28.9g}{144.5g/mol}$=0.2mol，根據氯原子守恒知：n（NaClO₃）=n（NaClO₂•3H₂O）=0.2mol，m（NaClO₃）=n（NaClO₃）•M（NaClO₃）=0.2mol×106.5g/mol=21.3g；NaClO₃轉化為NaClO₂的轉化率為80%，需所要NaClO₃的質量為$\frac{21.3g}{80%}$≈26.6g；
故答案為：26.6．

點評 本題是一道化工生產過程中的工藝流程為載體的實驗題，需要把握住工藝流程的過程，找到解決問題的突破口，運用基本知識、結合最終要得到的產品來解決，要將教材所學到的基本知識應用到實際解決問題中去，要求基礎知識掌握牢固，同時又能將基礎知識應用實際應用中．