Question

【題目】新冠肺炎疫情期間，多種含氯消毒劑如84消毒液、Cl2、NaClO2等對病毒均具有很好的消殺作用，其中亞氯酸鈉(NaClO2)在工業(yè)上常以ClO2氣體為原料制備，實(shí)驗(yàn)室制備亞氯酸鈉的裝置如圖所示(夾持裝置已略)。

已知：①控制電壓電解飽和食鹽水可得到ClO2；

②Cl2易溶于CCl4；

③亞氯酸鈉在不同溫度下的溶解度如下表所示：

溫度℃	20	40	60
溶解度/g	6.2	23.4	48.3

回答下列問題：

(1)裝置甲中產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式為_____________________。

(2)裝置乙中CCl4的作用為________________________________。

(3)裝置丙中生成NaClO2的化學(xué)方程式為____________________________。

(4)從裝置丙反應(yīng)后的溶液中獲得NaClO2晶體的步驟如下：

其中步驟①加熱到_________________(填現(xiàn)象)時停止加熱，步驟②是__________________。

(5)準(zhǔn)確稱取2.26gNaClO2粗品，加入盛有20.00mL剛煮沸并冷卻過的水、足量10%的稀硫酸和30.00mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的KI溶液(足量)的碘量瓶中，立即密封并搖晃碘量瓶至試樣完全反應(yīng)，再加入淀粉作指示劑用濃度為3.00mol/L的Na2S2O3溶液滴定(已知整個過程中發(fā)生的反應(yīng)依次為＋4I－＋4H＋=2I2＋Cl－＋2H2O，)，

①若三次平行實(shí)驗(yàn)測得消耗的Na2S2O3溶液的平均體積為30.00mL，則粗品的純度為_________________%(保留三位有效數(shù)字)，

②若使用的水未煮沸，則測定結(jié)果會___________________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。

Answer 1

【答案】Cl- -5e- + 2H2O = ClO2↑+ 4H+ 除去ClO2中可能含有的Cl2 2ClO2+2NaOH+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2 溶液表面出現(xiàn)晶膜 冷卻結(jié)晶 90.1 偏高

【解析】

由題意及裝置圖可知，裝置甲通過控制電壓電解飽和食鹽水制取ClO2，ClO2中可能含有Cl2，Cl2與NaOH反應(yīng)可生成次氯酸鈉或氯酸鈉，故裝置乙的作用是除去Cl2；在裝置丙中，過氧化氫還原ClO2制取NaClO2，裝置丁用于吸收多余的ClO2，防止污染空氣。根據(jù)NaClO2的溶解度數(shù)據(jù)可知，其溶解度隨溫度的變化而變化明顯，因此可通過對NaClO2溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，得到NaClO2晶體，據(jù)此分析解答。

(1)裝置甲通過控制電壓電解飽和食鹽水制取ClO2，氯元素化合價(jià)升高，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，則裝置甲中產(chǎn)生ClO2的電極反應(yīng)式為Cl- - 5e- + 2H2O = ClO2↑+ 4H+；

(2)由以上分析知，裝置乙中CCl4的作用為除去ClO2中可能含有的Cl2；

(3)裝置丙中，過氧化氫還原ClO2制取NaClO2，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ClO2+2NaOH+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；

(4)根據(jù)NaClO2的溶解度數(shù)據(jù)可知，其溶解度隨溫度的變化而變化明顯，因此可通過對NaClO2溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，得到NaClO2晶體，因此步驟①加熱到溶液表面出現(xiàn)晶膜時停止加熱，步驟②是冷卻結(jié)晶；

(5)①由已知反應(yīng)可得關(guān)系式：NaClO2~2I2~4S2O32-，則m(NaClO2)=，則粗品的純度為；

②若使用的水未煮沸，水中會含有氧氣，而氧氣也能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，從而使消耗的Na2S2O3溶液的體積增大，則測定結(jié)果會偏高。