Question

“穩(wěn)定性二氧化氯溶液”是淡黃色透明液體，廣泛應用于食品衛(wèi)生等領域的殺菌消毒．ClO₂沸點11℃，是一種黃綠色的氣體，易溶于水．ClO₂穩(wěn)定性較差，“穩(wěn)定性二氧化氯溶液”是以碳酸鈉為穩(wěn)定劑，有效成分為NaClO₂．
某合作學習小組的同學擬證實其中的有效成分并測定二氧化氯的含量（樣品與酸反應產生二氧化氯的質量/樣品質量）．請回答下列問題：
（1）為證實“穩(wěn)定性二氧化氯溶液”中含有鈉離子，其正確的操作步驟是：

 

．
（2）為測定“穩(wěn)定性二氧化氯溶液”中二氧化氯的含量，現(xiàn)進行以下操作：
①取mg（2g左右）試樣，置于燒瓶中，向分液漏斗中加入10mL鹽酸溶液；
②在錐形瓶中加入4g碘化鉀，用100mL水溶解后，再加3mL硫酸溶液；
③在玻璃液封管中加入水；
④將分液漏斗中的鹽酸溶液放入燒瓶中，關閉旋塞．緩慢加熱燒瓶，使產生的二氧化氯氣體全部通過導管在錐形瓶中被吸收；
⑤將玻璃封管中的水封液倒入錐形瓶中，加入幾滴淀粉溶液，用cmol/L硫代硫酸鈉標準溶液滴定至藍色消失（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），共用去VmL硫代硫酸鈉溶液．
（Ⅰ）NaClO₂與鹽酸反應生成ClO₂（還原產物為Cl^-），該反應的化學方程式為：

 

；ClO₂通入錐形瓶與酸性碘化鉀溶液反應，二氧化氯被還原為氯離子，該反應的離子方程式為：

 

．
（Ⅱ）裝置中玻璃液封管的作用是：

 

；如何確定燒瓶中的二氧化氯全部被錐形瓶中的液體吸收

 

．
（Ⅲ）“穩(wěn)定性二氧化氯溶液”中，ClO₂的質量分數(shù)為

 

（用m、c、V表示）．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）檢驗鈉離子要進行焰色反應操作，根據(jù)焰色反應操作步驟解答；
（2）測定原理是NaClO₂與鹽酸反應生成ClO₂，ClO₂通入錐形瓶與酸性碘化鉀溶液反應，通過消耗碘化鉀的量來計算ClO₂的質量分數(shù)．
（Ⅰ）NaClO₂與鹽酸反應生成ClO₂（還原產物為Cl^-），據(jù)此書寫化學方程式；由題目信息可知，ClO₂通入錐形瓶與酸性碘化鉀溶液反應，氧化I^-為I₂，自身被還原為Cl^-，同時生成水，據(jù)此書寫離子方程式；
（Ⅱ）由已知ClO₂易溶于水，據(jù)此分析裝置中玻璃液封管的作用；根據(jù)ClO₂是一種黃綠色的氣體判斷；
（Ⅲ）根據(jù)關系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計算n（ClO₂），再根據(jù)m=nM計算m（ClO₂），進而計算ClO₂的質量分數(shù)．

解答： 解：（1）檢驗鈉離子要進行焰色反應操作，具體操作為：用鉑絲蘸取鹽酸溶液，在火焰上灼燒至無色，再蘸取少許試驗溶液在火焰上灼燒，火焰呈黃色，即證明含有Na⁺，故答案為：用鉑絲蘸取鹽酸溶液，在火焰上灼燒至無色，再蘸取少許試驗溶液在火焰上灼燒，火焰呈黃色，即證明含有Na⁺；
（2）（Ⅰ）NaClO₂與鹽酸反應生成ClO₂（還原產物為Cl^-），可知反應物為：NaClO₂與HCl，生成物為：ClO₂和NaCl，根據(jù)原子守恒還有H₂O，配平后得化學方程式為：5NaClO₂+4HCl=4ClO₂+5NaCl+2H₂O；由題目信息可知，ClO₂通入錐形瓶與酸性碘化鉀溶液反應，氧化I^-為I₂，自身被還原為Cl^-，同時生成水，反應離子方程式為2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O，故答案為：5NaClO₂+4HCl=4ClO₂+5NaCl+2H₂O；2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O；
（Ⅱ）裝置中玻璃液封管的作用是，用水再次吸收殘余的二氧化氯氣體，并使錐形瓶內外壓強相等；ClO₂沸點11℃，是一種黃綠色的氣體，若燒瓶中的二氧化氯全部被錐形瓶中的液體，則應無色，故答案為：用水再次吸收殘余的二氧化氯氣體，并使錐形瓶內外壓強相等；導管中無黃綠色氣體；
（Ⅲ）VmLNa₂S₂O₃溶液含有Na₂S₂O₃物質的量為V?10^-3 L×cmol/L=c?V?10^-3 mol．則：
根據(jù)關系式：2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃，
             2            10
          n（ClO₂）     c?V?10^-3 mol
n（ClO₂）=

2×cV×10-3mol

10

=2c?V?10^-4 mol．
m（ClO₂）=2c?V?10^-4 mol×67.5g/mol=1.35cV×10^-2g，
ClO₂的質量分數(shù)為：

1.35cV×10-2g

m

×100%=

1.35cV

m

%，故答案為：

1.35cV

m

%．

點評：本題考查閱讀題目獲取信息能力、氧化還原反應滴定及應用、對裝置理解分析等，難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎知識和靈活應用信息解決問題的能力．注意基礎知識的全面掌握，關系式的應用可簡化計算．