Question

亞氯酸鈉(NaClO₂)是一種高效氧化劑、漂白劑。已知：NaClO₂飽和溶液在溫度低于38^oC時析出的晶體是NaClO₂·3H₂O，高于38^oC時析出晶體是NaClO₂，高于60^oC時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。利用下圖所示裝置制備亞氯酸鈉。裝置②反應容器為三頸燒瓶。

完成下列填空：
（1）組裝好儀器后，檢查整套裝置氣密性的操作是：                    。
（2）裝置②中產生ClO₂的化學方程式為                                 。
裝置④中發生反應的離子方程式為                                  。
（3）從裝置④反應后的溶液獲得NaClO₂晶體的操作步驟為：
①減壓，55^oC蒸發結晶；②     ；③     ；④低于60^oC干燥，得到成品。
（4）目前已開發出用電解法制取ClO₂的新工藝。

①上圖是用石墨作電極，一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂的示意圖。則陽極產生C1O₂的電極反應為               。
②電解一段時間，當陰極產生的氣體體積為112 mL(標準狀況)時，停止電解。通過陽離子交換膜的陽離子的物質的量為   mol。
（5）準確稱取所得亞氯酸鈉樣品l0 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(ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+C1^-)。將所得混合液配成250 mL待測溶液。配制待測液需用到的定量玻璃儀器是     ；取25．00 mL待測液，用2．0mol·L^-1Na₂S₂O₃標準液滴定(I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-)，以淀粉溶液做指示劑，達到滴定終點時的現象為          。重復滴定2次，測得Na₂S₂O₃溶液平均值為20．00 mL。該樣品中NaClO₂的質量分數為        。

Answer 1

（1）關閉分液漏斗活塞，打開K₁、K₂，向①⑤中加水沒過干燥管下端，用酒精燈微熱三頸燒瓶，若①、⑤處有氣泡產生，停止加熱，一段時間后，①、⑤干燥管內形成一段穩定水注，說明整套裝置氣密性良好。（其他合理答案均得分）
（2）2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；2ClO₂+H₂O₂+2OH^—=2ClO₂^—+2H₂O+O₂↑；
（3）趁熱過濾；用38℃～60℃溫水洗滌；
（4）Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；0.01mol；
（5）溶液由藍色變為無色且半分鐘內不變色；90.5%。

解析試題分析：（1）組裝好儀器后，檢查整套裝置氣密性的操作是：關閉分液漏斗活塞，打開K₁、K₂，向①⑤中加水沒過干燥管下端，用酒精燈微熱三頸燒瓶，若①、⑤處有氣泡產生，停止加熱，一段時間后，①、⑤干燥管內形成一段穩定水注，說明整套裝置氣密性良好。（其他合理答案均得分）（2）裝置②中產生ClO₂的反應是氯酸鈉、亞硫酸鈉和濃硫酸反應生成硫酸鈉、二氧化氯和水，化學方程式為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；根據題意知，裝置④反應后獲得NaClO₂晶體，即ClO₂、NaOH和H₂O₂反應生成NaClO₂、H₂O和O₂，離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^—=2ClO₂^—+2H₂O+O₂↑；（3）從溶液中得晶體一般采用蒸發結晶、過濾、洗滌、干燥的方法，為防止析出晶體NaClO₂?3H₂O，應趁熱過濾，由題目信息可知，應控制溫度38℃～60℃進行洗滌，低于60℃干燥，答案為：趁熱過濾；用38℃～60℃溫水洗滌；（4）①根據題給裝置分析，電解池陽極反應為氯離子失電子生成ClO₂，氯元素的化合價由—1價升高到+5價，結合原子守恒和電荷守恒寫出，電極反應式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺②電解池陰極為氫離子得電子生成氫氣，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的物質的量為0.005mol，則放電的氫離子為0.01mol，根據電中性原則通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子的物質的量為0.01mol；（5）根據題意知，配制250mL待測液需用到的定量玻璃儀器是250mL容量瓶；以淀粉溶液做指示劑，碘單質遇淀粉變藍色，反應結束時，碘反應完全，藍色褪去，達到滴定終點時的現象為當滴加最后一滴Na₂S₂O₃標準液時，溶液由藍色變為無色且半分鐘內不變色；根據題給反應ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+C1^-，I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-得關系式：NaClO₂——4S₂O₃^2-，設樣品中NaClO₂的質量分數為x，則有：
NaClO₂——4S₂O₃^2-
90.5g       4mol
10xg         2 mol?L^-1×0.02L×10
解得x=90.5%。
考點：考查化學實驗基本操作、離子方程式的書寫、電化學原理及關系式法計算。