Question

（14分）亚氯酸钠（NaClO₂）是重要漂白剂，探究小组开展如下实验，回答下列问题：

实验Ⅰ：制取NaClO₂晶体按如图装置进行制取。

已知：NaClO₂饱和溶液在低于38℃时析出NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。

（1）装置C的作用是             ；

（2）已知装置B中的产物有ClO₂气体，则装置B中反应的化学方程式为           ；装置D中反应生成NaClO₂的化学方程式为              ；反应后的溶液中阴离子除了ClO₂^－、ClO₃^－、Cl^－、ClO^－、OH^－外还可能含有的一种阴离子是            ；检验该离子的方法是             ；

（3）请补充从装置D反应后的溶液中获得NaClO₂晶体的操作步骤。

①减压，55℃蒸发结晶；②            ；③           ；④            得到成品。

（4）如果撤去D中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是           ；

实验Ⅱ：样品杂质分析与纯度测定

（5）测定样品中NaClO₂的纯度。测定时进行如下实验：

准确称一定质量的样品，加入适量蒸馏水和过量的KI晶体，在酸性条件下发生如下反应：ClO₂^－+4I^－+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^－，将所得混合液稀释成100 mL待测溶液。取25.00 mL待测溶液，加入淀粉溶液做指示剂，用c mol•L^－1 Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，测得消耗标准液体积的平均值为V mL（已知：I₂+2S₂O₃^2－= 2I^－+S₄O₆^2－）。请计算所称取的样品中NaClO₂的物质的量为             。

Answer

（14分）（1）防止D瓶溶液倒吸到B瓶中（2分）；

（2）2NaClO3 +Na2SO3+H2SO4= 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O（2分）；

2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2（2分）；

SO42－(1分)、取少量反应后的溶液，先加足量的盐酸，再加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO42﹣（1分）

（3）②趁热过滤（1分）；③用38℃～60℃热水洗涤（1分）；④低于60℃干燥（1分）；

（4）NaClO3和NaCl；（1分）

（5）c•V•10－3 mol（2分）

【解析】

试题分析：(1)在装置B中Na2SO3与NaClO3发生反应制取ClO2，在装置D在ClO2与NaOH溶液发生反应产生NaClO2，由于消耗气体使气体压强减小，装置C是安全瓶，可以防止D中的液体倒吸到B瓶中。（2）已知装置B中的产物有ClO2气体，由于Na2SO3有还原性，而具有NaClO3氧化性，二者在酸性条件下会发生氧化还原反应，根据电子得失数目相等及元素的原子守恒可得装置B中反应的化学方程式为2NaClO3 +Na2SO3+H2SO4= 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；在装置D中ClO2得到电子被还原变为NaClO2 H2O2失去电子，表现还原性，它们发生反应生成NaClO2，反应的化学方程式为2NaOH+2ClO2+ H2O2 =2NaClO2+2H2O+O2。Na2SO3被NaClO3氧化为Na2SO4，所以溶液中还含有的一种阴离子是SO42－，可利用BaSO4既不溶于水，也不溶于酸的性质检验SO42－，操作方法是取少量反应后的溶液，先加足量的盐酸，再加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO42﹣，（3）由于NaClO2饱和溶液在低于38℃时析出NaClO2•3H2O，高于38℃时析出NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。因此从装置D反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤是①减压，55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③用38℃～60℃热水洗涤；④低于60℃干燥。（4）如果撤去D中的冷水浴，由于温度高，可能导致NaClO2分解成NaClO3和NaCl，所以产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl；（5）根据反应方程式ClO2－+4I－+4H+=2H2O+2I2+Cl－，I2+2S2O32－= 2I－+S4O62－可得关系式：ClO2－——2I2——4S2O32－，假设在原样品中含有NaClO2物质的量是x ,25.00 mL待测溶液含有物质的物质的量是0.25x，反应消耗S2O32－物质的量是n(S2O32－)=cmol/L•V×10-3L，则0.25x:(cmol/L×V×10-3L)=1:4，解得x= c•V•10－3 mol。

【考点定位】考查亚氯酸钠的制备的实验操作、性质验证及滴定方法的应用和物质含量的测定的知识。

【名师点睛】在制备物质时要综合考虑物质的性质选择合适的反应和制备条件，同时要考虑操作的安全性和环境保护知识。用亚硫酸钠与氯酸钠在酸性条件下发生氧化还原反应制取亚氯酸钠，反应过程会产生SO2、ClO2都会造成大气污染，可以利用它们可以与碱发生反应产生可溶性的盐用NaOH溶液作吸收试剂进行尾气处理，为保证实验过程安全，再制取气体与气体反应制取固体NaClO2的装置之间要加一个安全瓶；结合溶液反应温度与产物的关系严格控制实验条件，方能制取目标产物。在氧化还原反应方程式书写时要结合反应过程中的电子守恒和元素的原子守恒配平；当测定物质含量，发生的反应有多个时，先根据方程式得到相应的关系式，利用已知物质与待求物质之间物质的量关系计算，就可以使计算大大简单，注意反应过程是全部溶液进行实验还是取出其中的一部分进行实验是本题的关键。