Question

20．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℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出晶體是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．利用如圖所示裝置制備亞氯酸鈉．

完成下列填空：
（1）裝置②中產(chǎn)生ClO₂的化學方程式為2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O．裝置③的作用是防止倒吸．
（2）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℃蒸發(fā)結晶；②B；③E；④低于60℃干燥，得到成品．（選擇合適的操作編號填空）
A．冷卻到室溫后，過濾           B．趁熱過濾            C．常溫洗滌
D．冰水洗滌                     E．38～60℃的溫水洗滌
（3）準確稱取所得亞氯酸鈉樣品10g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+Cl^-）．將所得混合液配成250mL待測溶液．配制待測液需用到的定量玻璃儀器是250mL容量瓶；
（4）取25.00mL待測液，用2.0mol/L Na₂S₂O₃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(xiàn)象為滴入最后一滴Na₂S₂O₃標準液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色．重復滴定2～3次，測得所用Na₂S₂O₃溶液體積的平均值為20.00mL．該樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)為90.5%．
（5）Na₂FeO₄和ClO₂在水處理過程中分別被還原為Fe³⁺和Cl^-．如果以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，那么ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率由大到小的順序是ClO₂＞Cl₂＞Na₂FeO₄．（填化學式）

Answer 1

分析 裝置①用堿吸收反應產(chǎn)生的ClO₂等尾氣；關閉K₁，裝置②中發(fā)生反應：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，生成ClO₂氣體，ClO₂氣體經(jīng)裝置③進入裝置④，發(fā)生反應：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，得NaClO₂溶液，經(jīng)蒸發(fā)結晶、過濾、洗滌、干燥等操作，得晶體NaClO₂•3H₂O．
（1）亞硫酸鈉具有還原性，在反應中作還原劑；結合原子守恒可知，還有水生成，配平書寫方程式；裝置④中氣體反應，裝置內(nèi)壓強降低，裝置③防止倒吸；
（2）因為NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出晶體是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，若要得到NaClO₂晶體，需在38-60℃得到晶體，故操作為趁熱過濾；用38-60℃的溫水洗滌；
（3）配制溶液的定量儀器是容量瓶，容量瓶要指明規(guī)格；
（4）有碘單質(zhì)參和生成的反應，一般采用淀粉溶液做指示劑，該反應是Na₂S₂O₃標準液滴定碘，終點溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；
計算時一般找出關系式，由此進行計算，關系式為ClO₂^---2I₂--4S₂O₃^2-，n（ClO₂^-）=$\frac{1}{4}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{4}$×20×10^-3×2=0.01mol，m（NaClO₂）=0.01×90.5=9.05g，計算得到樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)；
（5）以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，設質(zhì)量均為m，消毒效率分別為$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1．

解答 解：（1）根據(jù)反應物NaClO₃、Na₂SO₃、H₂SO₄，生成物為ClO₂和2Na₂SO₄，配平方程式為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；裝置③為安全瓶，防止裝置②中氣體溫度降低而產(chǎn)生倒吸，
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；防止倒吸；
（2）因為NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出晶體是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，若要得到NaClO₂晶體，需在38-60℃得到晶體，故操作為趁熱過濾；用38-60℃的溫水洗滌，
故答案為：B；E；
（3）將所得混合液配成250mL待測溶液．配制待測液需用到的定量玻璃儀器是250mL容量瓶，容量瓶要指明規(guī)格，則選擇250mL容量瓶，
故答案為：250mL容量瓶；
（4）有碘單質(zhì)參和生成的反應，一般采用淀粉溶液做指示劑，該反應是Na₂S₂O₃標準液滴定碘，滴入最后一滴Na₂S₂O₃標準液，終點溶液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；
計算時一般找出關系式，由此進行計算，關系式為ClO₂^---2I₂--4S₂O₃^2-
n（ClO₂^-）=$\frac{1}{4}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{4}$×20×10^-3×2=0.01mol
m（NaClO₂）=0.01×90.5=9.05g，
計算得到樣品中NaClO₂的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{9.05g}{10g}$×100%=90.5%；
故答案為：滴入最后一滴Na₂S₂O₃標準液由藍色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；90.5%；
（5）以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，設質(zhì)量均為m，ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率分別消毒效率分別為$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1，所以由大到小的順序為ClO₂＞Cl₂＞Na₂FeO₄，
故答案為：ClO₂；Cl₂；Na₂FeO₄．

點評 本題考查了物質(zhì)制備方法和實驗設計，步驟理解應用，為高考常見題型，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實驗基本操作是解題關鍵，側(cè)重學生綜合應用能力及信息抽取和分析能力的考查，題目難度中等．