Question

次氯酸溶液是常用的消毒剂和漂白剂。某学习小组根据需要欲制备浓度不小于0.8mol/L的次氯酸溶液。

资料1：常温常压下，Cl₂O为棕黄色气体，沸点为3.8℃，42 ℃以上会分解生成Cl₂和O₂，Cl₂O易溶于水并与水立即反应生成 HClO。

资料2：将氯气和空气(不参与反应)按体积比1∶3混合通入潮湿的碳酸钠中发生反应2Cl₂＋2Na₂CO₃＋H₂O=Cl₂O＋2NaCl＋2NaHCO₃，用水吸收Cl₂O(不含Cl₂)制得次氯酸溶液。

（装置及实验）用以下装置制备次氯酸溶液。

回答下列问题：

（1）各装置的连接顺序为_____→_____→_____→____→E。

（2）装置A中反应的离子方程式是__________________________。

（3）实验中控制氯气与空气体积比的方法是_____________________。

（4）反应过程中，装置B需放在冷水中，其目的是_________________________。

（5）装置E采用棕色圆底烧瓶是因为______________________。

（6）若装置B中生成的Cl₂O气体有20%滞留在E前各装置中，其余均溶于装置E的水中，装置E所得500mL次氯酸溶液浓度为0.8mol/L,则至少需要含水8%的碳酸钠的质量为_________g。

（7）已知次氯酸可被H₂O₂、FeCl₂等物质还原成Cl^－。测定E中次氯酸溶液的物质的量浓度的实验方案为：用________________准确量取20.00 mL次氯酸溶液，加入足量的________溶液，再加入足量的________溶液，过滤，洗涤，真空干燥，称量沉淀的质量。（可选用的试剂：H₂O₂溶液、FeCl₂溶液、AgNO₃溶液。）

Answer

A D B C MnO2 + 4H＋+2Cl－ Mn2＋+ Cl2 ↑+ 2H2O 通过观察B中产生气泡的速率调节流速 防止反应放热后温度过高导致 Cl2O 分解 HClO见光易分解 57.6 酸式滴定管 H2O2 AgNO3

【解析】

A装置用二氧化锰和浓盐酸制备氯气，由D装置饱和食盐水吸收氯气中的氯化氢气体，与空气形成1：3的混合气体通入B装置，发生反应2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaCl+2NaHCO3，防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解，装置B需放在冷水中，在搅拌棒的作用下与含水8%的碳酸钠充分反应制备Cl2O，通入C装置吸收除去Cl2O中的Cl2，并在E装置中用水吸收Cl2O制备次氯酸溶液，据此分析作答。

(1)A装置制备氯气，D装置吸收吸收氯气中的氯化氢气体，与空气形成1：3的混合气体通入B装置，与含水8%的碳酸钠充分反应制备Cl2O，C装置吸收除去Cl2O中的Cl2，E装置中用水吸收Cl2O制备次氯酸溶液，所以各装置的连接顺序为A→D→B→C→E；

(2)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气，反应方程式为：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，对应离子方程式为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；

(3)将氯气和空气(不参与反应)以体积比约1：3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，可通过观察A中产生气泡的速率调节流速，从而控制氯气与空气体积比；

(4)由题可知：Cl2O42℃以上会分解生成Cl2和O2，故为防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解，装置B需放在冷水中；

(5)装置C中使用棕色平底烧瓶可以避光，防止反应生成的HClO见光分解；

(6)装置E所得500mL次氯酸溶液浓度为0.8mol/L，n=cv=0.5mol×0.8mol/L=0.4mol，Cl2O+H2O2HClO，反应的二氧化氯为0.2mol，装置B中生成的Cl2O气体有20%滞留在E前各装置中，制得的二氧化氯的物质的量为=0.25mol，2Cl2+2Na2CO3+H2O＝Cl2O+2NaCl+2NaHCO3，需碳酸钠的物质的量为0.5mol，质量为0.5mol×106g/mol=53g，则至少需要含水8%的碳酸钠的质量为≈57.6g；

(7)次氯酸具有酸性和强氧化性，需要选用酸式滴定管盛放；FeCl2溶液中含有氯离子，本实验中需要用硝酸银溶液测定氯离子，干扰了检验结果，故应该选用双氧水，具体实验操作方法是：用酸性滴定管准确量取20.00mL次氯酸溶液，加入足量的H2O2溶液，再加入足量的AgNO3溶液，过滤，洗涤沉淀，在真空干燥箱中干燥，用电子天平称量沉淀质量。