Question

10．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是過氧化氫法生產亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：
①NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當條件下可結晶析出產品NaClO₂•3H₂O；
②純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下．
（1）發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是c．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強酸性
b．將NaClO₃還原為ClO₂
c．稀釋ClO₂以防止爆炸
（2）吸收塔內發(fā)生反應的化學方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂．
（3）吸收塔中為防止NaClO₂被還原成NaCl，需加的試劑可以選用的是a（填序號）．
a．Na₂O₂                      b．Na₂S                c．FeCl₂
（4）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實驗操作依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾．
（5）某學習小組用碘量法測定粗產品中亞氯酸鈉的含量，實驗如下：
a．準確稱取所得亞氯酸鈉樣品m g于小燒杯中，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，將所得混合液配成250ml待測溶液．
（已知：ClO₂+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-）
b．移取25.00ml待測溶液于錐形瓶中，加幾滴淀粉溶液，用c mol•L^-1 Na₂S₂O₃標準液滴定至終點，重復2次，測得平均值為V ml．（已知：I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-）
①達到滴定終點時的現(xiàn)象為滴入最后一滴標準溶液，溶液由藍色變化為無色且半分鐘不變化．
②該樣品中NaClO₂的質量分數(shù)為$\frac{22.625cV}{m}$%（用含m、c、V的代數(shù)式表示，結果化成最簡）

Answer 1

分析 氯酸鈉、水和稀硫酸在ClO₂發(fā)生器中通入二氧化硫和空氣反應生成ClO₂ ，吸收塔內的反應是氫氧化鈉、過氧化氫吸收ClO₂ 反應生成亞氯酸鈉（NaClO₂），蒸發(fā)濃縮結晶析出，過濾洗滌得到晶體，
（1）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．據(jù)此解答．
（2）根據(jù)題目信息并運用氧化還原反應理論判斷反應物、生成物．根據(jù)流程信息可知，吸收塔內生成NaClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；
（3）還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態(tài)產物，影響NaClO₂生產；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產，Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂；
（4）從 溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結晶方法，通過過濾得到粗晶體．得到的粗晶體經(jīng)過重結晶可得到純度更高的晶體；
（5）①步驟Ⅱ中發(fā)生反應是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全還原成Cl^-，碘離子被氧化為碘單質，溶液中Na₂S₂O₃能與I₂反應：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆．溶液顏色藍色變化為無色分析判斷反應終點；
②依據(jù)ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反應的定量關系計算得到；

解答 解：（1）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．發(fā)生器中鼓入空氣的作用應是稀釋ClO₂以防止爆炸，故選c，
故答案為：c；
（2）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產生，反應方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂，
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂；
（3還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態(tài)產物，影響NaClO₂生產；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產．Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂．Na₂S、FeCl₂還原性較強，生成物與NaClO₂分離比較困難，故選a，
故答案為：a；
（4）從溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結晶方法，通過過濾得到粗晶體，得到的粗晶體經(jīng)過重結晶可得到純度更高的晶體，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾；
（5）①步驟Ⅱ中發(fā)生反應是酸性溶液中ClO₂^-能被I^-完全還原成Cl^-，碘離子被氧化為碘單質，離子方程式為：ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，溶液中Na₂S₂O₃能與I₂反應：2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆．溶液顏色藍色變化為無色分析判斷反應終點，滴入最后一滴標準溶液，溶液由藍色變化為無色且半分鐘不變化，
故答案為：滴入最后一滴標準溶液，溶液由藍色變化為無色且半分鐘不變化；
②依據(jù)ClO₂^-+4H⁺+4I^-=2I₂+Cl^-+2H₂O，2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆，反應的定量關系計算得到，設NaClO₂物質的量為x，
ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃+
1              4
x            cV×10^-3mol
x=$\frac{cV×10{\;}^{-3}}{4}$mol
樣品中NaClO₂的質量分數(shù)=$\frac{\frac{cV×10{\;}^{-3}}{4}×\frac{250}{25}×90.5g/mol}{mg}$×100%=$\frac{22.625cV}{m}$%，
故答案為：$\frac{22.625cV}{m}$%．

點評 本題以學生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應相關知識的運用、有關實驗操作和簡單實驗設計能力考察以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目有一定的難度．