Question

【題目】二氧化氯(ClO2)是黃綠色易溶于水的氣體，熔點(diǎn)－59℃、沸點(diǎn)11℃，但其濃度過高時易發(fā)生分解，因此常將其制成NaClO2固體便于運(yùn)輸和貯存。回答下列問題：

(1)實(shí)驗(yàn)室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料，通過以下過程制備ClO2：

①電解時發(fā)生反應(yīng)方程式為__________。

②溶液X中大量存在的溶質(zhì)有__________(填化學(xué)式)。

③除去ClO2中的NH3可選用的試劑是_________(填標(biāo)號)。

a．水 b．堿石灰 c．濃硫酸 d．飽和食鹽水

(2)實(shí)驗(yàn)室中用過氧化氫法將ClO2制備成NaClO2固體，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

①A中發(fā)生的反應(yīng)為2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O，儀器A的名稱是_______。

②寫出制備NaClO2固體的化學(xué)方程式：__________。冰水浴冷卻的目的是________。

③空氣流速過快或過慢，均會降低NaClO2的產(chǎn)率，其原因是______________。

④為了測定NaClO2粗品的純度，取上述粗產(chǎn)品10.0g溶于水配成1L溶液，取出10mL，溶液于錐形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，充分反應(yīng)(NaClO2被還原為Cl-，雜質(zhì)不參加反應(yīng))，加入2～3滴淀粉溶液，用0.20mol·L-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)液滴定，達(dá)到滴定達(dá)終點(diǎn)時用去標(biāo)準(zhǔn)液20.00mL，試計算NaClO2粗品的純度_______。(已知：2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)

Answer 1

【答案】NH4Cl+2HCl3H2+NCl3 NaCl、NaOH c 三頸(口)燒瓶 2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O 減少雙氧水分解或減少ClO2的揮發(fā)或提高ClO2的溶解度 空氣流速過快ClO2反應(yīng)不充分，空氣流速過慢ClO2濃度過高易發(fā)生分解 90.5%

【解析】

(1)由生產(chǎn)流程可知氯化銨在鹽酸溶液中進(jìn)行電解，陰極生成氫氣，陽極生成NCl3，加入NaClO2溶液反應(yīng)生成ClO2、NH3、溶液X，X中含Cl-、OH-，由信息可知，ClO2易溶于水，所以不能利用水溶液吸收，氨氣為堿性氣體，利用性質(zhì)差異分離提純；

(2)氯酸鈉(NaClO3)在酸性條件下與過氧化氫生二氧化氯，ClO2與氫氧化鈉溶液和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO2，NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體NaClO23H2O；結(jié)合滴定原理及發(fā)生的反應(yīng)計算產(chǎn)物的純度。

(1)①氯化銨在鹽酸溶液中進(jìn)行電解，陰極生成氫氣，陽極生成NCl3，發(fā)生反應(yīng)方程式為NH4Cl+2HCl3H2+NCl3；

②加入NaClO2溶液反應(yīng)生成ClO2、NH3、溶液X，X中含Cl-、OH-，則溶質(zhì)為NaCl、NaOH；

③由信息可知，ClO2易溶于水，所以不能利用水或水溶液吸收，氨氣為堿性氣體，可與酸反應(yīng)，則應(yīng)選用濃硫酸除去ClO2中的NH3，答案選c；

(2)①A中發(fā)生的反應(yīng)為2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O，儀器A的名稱是三頸(口)燒瓶；

②根據(jù)分析，ClO2與氫氧化鈉溶液和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO2，則制備NaClO2固體的化學(xué)方程式：2ClO2+H2O2+2NaOH==2NaClO2+O2↑+2H2O；根據(jù)題中信息，ClO2的熔沸點(diǎn)較低，溫度過高易揮發(fā)，制備NaClO2時使用雙氧水，雙氧水高溫下易分解，導(dǎo)致產(chǎn)率降低，則冰水浴冷卻的目的是減少雙氧水分解或減少ClO2的揮發(fā)或提高ClO2的溶解度；

③空氣流速過快ClO2反應(yīng)不充分，空氣流速過慢導(dǎo)致ClO2濃度過高易發(fā)生分解；

④含有NaClO2的溶液中加入足量酸化的KI溶液反應(yīng)，NaClO2被還原為Cl-，離子反應(yīng)方程式為：ClO2-+4I-+4H+=2I2+Cl-+2H2O，根據(jù)2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，可得關(guān)系式：ClO2-~2I2~4Na2S2O3，則1L樣品的溶液中n(NaClO2)=×n(Na2S2O3)×=×0.20mol·L-1×0.02L×100=0.1mol，則NaClO2粗品的純度=×100%=90.5%。