Question

【題目】ClO2是一種優良的消毒劑，常將其制成NaClO2固體，以便運輸和貯存，過氧化氫法備NaClO2固體的實驗裝置如圖所示。

已知：①2NaC1O3+H2O2+H2SO4=2C1O2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O

2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O

②ClO2熔點-59℃、沸點11℃，濃度過高時易發生分解；③H2O2沸點150℃

請回答：

（1）儀器B的作用是__________________，儀器A的作用是_________________，冰水浴冷卻的目的是____________________（寫兩種）。

（2）該裝置不完善的方面是________________________。

（3）空氣流速過快或過慢，均降低NaClO產率，試解釋其原因________________________。

（4）Cl-存在時會催化ClO2的生成。反應開始時在三頸燒瓶中加入少量鹽酸，ClO2的生成速率大大提高，并產生微量氯氣。該過程可能經兩步完成，請將其補充完整：①_____________________________（用離子方程式表示），②H2O2+Cl2=2Cl-+O2+2H+

（5）NaClO2純度測定：①準確稱取所得NaClO2樣品10.0g于燒杯中，加入適量蒸餾水過量的碘化鉀晶體，再滴入適量的稀硫酸，充分反應（C1O2-的產物為Cl-），將所得混合液配成250mL待測溶液；②取25.00mL待測液，用2.0mol·L-1Na2S2O3標準液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)，以淀粉溶液做指示劑，達到滴定終點時的現象為__________________________，重復滴定3次，測得Na2S2O3標準液平均用量為20.00mL，則該樣品中NaClO2的質量分數為____________________。（M(NaClO2)=90.5g/mol）

Answer 1

【答案】 保證恒壓滴液漏斗與三頸圓底燒瓶內部壓強相同以使得漏斗內液體可以順利滴下、通過活塞可控制液體滴加的量和速率 防止倒吸 降低NaClO2的溶解度、減少H2O2的分解、增加ClO2的溶解度、減少ClO2的分解（寫出兩條即可 沒有尾氣處理裝置 空氣流速過慢時，ClO2不能及時被移走，濃度過高導致分解；空氣流速過快時，ClO2不能被充分吸收，導致浪費原料，產率降低 2ClO3-+2Cl-+4H+=2C1O2↑+Cl2↑+2H2O （當最后半滴滴定液滴下后）溶液由無色變藍色，且30秒內不褪色 90.5%

【解析】（1）裝置B為恒壓分(滴)液漏斗，因為三頸圓底燒瓶內發生反應生成氣體，所以此處使用該裝置以保證恒壓分(滴)液漏斗與三頸圓底燒瓶內部壓強相同以使得漏斗內液體可以順利滴下并通過活塞控制液體滴加的量和速率。三頸圓底燒瓶內發生反應生成氣體，為防止倒吸，右側導管不能直接伸入溶液中，儀器A的作用是防止倒吸。三頸圓底燒瓶內發生反應生成C1O2，經A裝置后進入右側反應器中，發生反應：2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O，用冰水浴冷卻，降低了溫度，從而降低了NaClO2的溶解度，有利于NaClO2結晶析出；常溫時C1O2是氣體，降低溫度可增加ClO2的溶解度；降低溫度，可防止H2O2、ClO2等不穩定的物質分解。

（2）即使用冰水浴冷卻右側反應容器，也不可能將ClO2完全吸收，ClO2為污染性氣體，直接排放會污染環境，所以還需要尾氣處理裝置，這是該裝置不完善的地方。

（3）由已知ClO2濃度過高時易發生分解，若空氣流速過慢，則ClO2不能被及時移走，濃度過高會導致分解；若空氣流速過快，則ClO2不能被充分吸收，所以空氣流速過快或過慢，均會導致原料浪費，降低NaClO2的產率。

（4）由已知可得，氯酸鈉（NaClO3）在酸性條件下與過氧化氫生二氧化氯，Cl-存在時會催化ClO2的生成，并產生微量氯氣，則氯離子與氯酸根離子反應生成ClO2和氯氣，故反應離子方程式為：①2ClO3-+2Cl-+4H+=2C1O2↑+Cl2↑+2H2O。

（5）該反應為Na2S2O3標準液滴定碘單質，以淀粉溶液做指示劑，所以當最后一滴(或半滴)滴定液滴下后，溶液由藍色變為無色且30秒內不褪色；由反應ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-、I2+2S2O32-=2I-+S4O62-，可得關系：ClO2-~2I2~4S2O32-，n(NaClO2)= n(ClO2-)=n(S2O32-)=×2.0mol·L-1×20.00×10-3L=0.01mol，因為配制250mL待測溶液，取25.00mL進行實驗，所以樣品中NaClO2的質量為：0.01mol×90.5g/mol×=9.05g，則該樣品中NaClO2的質量分數為：9.05g÷10g×100%=90.5%。