Question

3．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(xué)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(yīng)后的溶液獲得NaClO₂晶體的操作步驟為：①減壓，55℃蒸發(fā)結(jié)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(zhǔn)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(yīng)（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(biāo)準(zhǔn)液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），以淀粉溶液做指示劑，達(dá)到滴定終點時的現(xiàn)象為滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液，溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色．重復(fù)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?jǐn)?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(xué)式）

Answer 1

分析 （1）亞硫酸鈉具有還原性，在反應(yīng)中作還原劑，裝置②中的反應(yīng)為NaClO₃、Na₂SO₃、H₂SO₄反應(yīng)生成ClO₂、Na₂SO₄和H₂O，裝置④中氣體反應(yīng)，裝置內(nèi)壓強(qiáng)降低，裝置③防止倒吸；
（2）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，注意溫度控制；
（3）定量玻璃儀器為250ml的容量瓶；
（4）反應(yīng)結(jié)束時，碘反應(yīng)完全，滴加最后一滴液體時溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色，說明到達(dá)滴定終點，根據(jù)關(guān)系式NaClO₂～2I₂～4S₂O₃^2-進(jìn)行計算；
（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(shè)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）亞硫酸鈉具有還原性，在反應(yīng)中作還原劑；裝置②中產(chǎn)生ClO₂的反應(yīng)是氯酸鈉在酸性溶液中氧化亞硫酸鈉為硫酸鈉，本身被還原為二氧化氯，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；裝置③是安全瓶能防止倒吸；
故答案為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O；防止倒吸；
（2）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，應(yīng)趁熱過濾，由題目信息可知，應(yīng)控制溫度38℃～60℃進(jìn)行洗滌，低于60℃干燥，選擇BE，
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，配制待測液需用到的定量玻璃儀器是250ml的容量瓶，
故答案為：250mL容量瓶；
（4）有碘單質(zhì)參和生成的反應(yīng)，一般采用淀粉溶液做指示劑，該反應(yīng)是Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定碘，滴入最后一滴Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液，終點溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)不變色；
由關(guān)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，樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{9.05g}{10g}$×100%=90.5%；
故答案為：滴入最后一滴Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)液由藍(lán)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(shè)質(zhì)量均為m，ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率分別為$\frac{m}{67.5}$×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 本題考查物質(zhì)的制備、對信息的利用、對裝置的理解、氧化還原反應(yīng)滴定等，理解原理是解題的關(guān)鍵，同時考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，難度較大，注意氧化還原反應(yīng)滴定中利用關(guān)系式進(jìn)行的計算．