Question

16．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
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)生器中發(fā)生反應的離子方程式為2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-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=2NaClO₂+2H₂O+O₂吸收塔內的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解
（3）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
（4）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mg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^-1Na₂S₂O₃標準液滴定至終點，重復2次，測得平均值為Vml．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①到滴定終點時的現(xiàn)象為滴加最后一滴液體時溶液由藍色變成無色且半分鐘內不變色
②該樣品中NaClO₂的質量分數為$\frac{22.625cV}{m}$%（用含m、c、V的代數式表示，結果化成最簡．）

Answer 1

分析 ClO₂在二氧化硫和空氣混合氣體中被稀釋，以防止ClO₂爆炸，在吸收塔中擠入氫氧化鈉溶液和過氧化氫發(fā)生2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑，生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，
（1）因通入二氧化硫，二氧化硫具有還原性，可與NaClO₃發(fā)生氧化還原反應，通入空氣，可起到稀釋的作用，防止ClO₂爆炸；
（2）二氧化硫和氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應生成ClO₂，反應時應降低ClO₂濃度，防止爆炸；
（3）采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結晶方法從溶液中得到含結晶水的晶體；
（4）①用Na₂S₂O₃標準液滴定至終點，反應是I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，用淀粉為指示劑，滴定終點，溶液變?yōu)闊o色；
②由反應中的I元素守恒可知：ClO₂^-～2I₂～4 S₂O₃^2-，結合反應的關系式計算該題．

解答 解：ClO₂在二氧化硫和空氣混合氣體中被稀釋，以防止ClO₂爆炸，在吸收塔中擠入氫氧化鈉溶液和過氧化氫發(fā)生2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑，生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，
（1）因通入二氧化硫，二氧化硫具有還原性，可與NaClO₃發(fā)生氧化還原反應，離子方程式為2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-，通入空氣，可起到稀釋的作用，防止ClO₂爆炸，
故答案為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-； c；
（2）根據流程信息可知，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．
H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解；
（3）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．所以操作順序為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾；
（4）①因為是用Na₂S₂O₃標準液滴定至終點，反應是I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，I₂與指示劑淀粉產生藍色，故終點是滴加最后一滴液體時溶液由藍色變成無色且半分鐘內不變色；
故答案為：滴加最后一滴液體時溶液由藍色變成無色且半分鐘內不變色；
②由反應中的I元素守恒可知：ClO₂^-～2I₂～4 S₂O₃^2-，25.00mL待測溶液中n（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$×cV×10^-3mol，m（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$×90.5cV×10^-3g；樣品mg配成250mL待測溶液中的NaClO₂質量擴大10倍，故樣品中NaClO₂的質量分數為$\frac{\frac{1}{4}××90.5cV×10{\;}^{-2}g}{mg}$×100%=$\frac{22.625cV}{m}$%；
故答案為：$\frac{22.625cV}{m}$%．

點評 本題物質的制備以及含量的測定，為高考常見題型，題目以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考查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查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．