Question

【題目】以Cl2、NaOH、(NH2)2CO（尿素）和SO2為原料可制備N2H4·H2O（水合肼）和無水Na2SO3，其主要實驗流程如下：

已知：①Cl2+2OHClO+Cl+H2O是放熱反應。

②N2H4·H2O沸點約118 ℃，具有強還原性，能與NaClO劇烈反應生成N2。

（1）步驟Ⅰ制備NaClO溶液時，若溫度超過40 ℃，Cl2與NaOH溶液反應生成NaClO3和NaCl，其離子方程式為____________________________________；實驗中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是____________________________________。

（2）步驟Ⅱ合成N2H4·H2O的裝置如題19圖1所示。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在40 ℃以下反應一段時間后，再迅速升溫至110 ℃繼續反應。實驗中通過滴液漏斗滴加的溶液是_____________；使用冷凝管的目的是_________________________________。

（3）步驟Ⅳ用步驟Ⅲ得到的副產品Na2CO3制備無水Na2SO3（水溶液中H2SO3、、隨pH的分布如題19圖2所示，Na2SO3的溶解度曲線如題19圖3所示）。

①邊攪拌邊向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液。實驗中確定何時停止通SO2的實驗操作為_________________。

②請補充完整由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實驗方案： _______________________，用少量無水乙醇洗滌，干燥，密封包裝。

Answer 1

【答案】（15分）

（1）3Cl2+6OH5Cl+ClO3+3H2O 緩慢通入Cl2

（2）NaClO堿性溶液 減少水合肼的揮發

（3）①測量溶液的pH，若pH約為4，停止通SO2

②邊攪拌邊向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，測量溶液pH，pH約為10時，停止滴加NaOH溶液，加熱濃縮溶液至有大量晶體析出，在高于34℃條件下趁熱過濾

【解析】分析：步驟I中Cl2與NaOH溶液反應制備NaClO；步驟II中的反應為NaClO堿性溶液與尿素水溶液反應制備水合肼，；步驟III分離出水合肼溶液；步驟IV由SO2與Na2CO3反應制備Na2SO3。

（1）溫度超過40℃，Cl2與NaOH溶液發生歧化反應生成NaClO3、NaCl和H2O。由于Cl2與NaOH溶液的反應為放熱反應，為了減少NaClO3的生成，應控制溫度不超過40℃、減慢反應速率。

（2）步驟II中的反應為NaClO堿性溶液與尿素水溶液反應制備水合肼，由于水合肼具有強還原性、能與NaClO劇烈反應生成N2，為了防止水合肼被氧化，應逐滴滴加NaClO堿性溶液。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在110℃繼續反應，N2H4·H2O沸點約118 ℃，使用冷凝管的目的：減少水合肼的揮發。

（3）①向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液，根據圖示溶液pH約為4時，HSO3-的摩爾分數最大，則溶液的pH約為4時停止通入SO2。

②由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3，首先要加入NaOH將NaHSO3轉化為Na2SO3，根據含硫微粒與pH的關系控制pH；根據Na2SO3的溶解度曲線，確定分離Na2SO3的方法。

詳解：（1）溫度超過40℃，Cl2與NaOH溶液發生歧化反應生成NaClO3、NaCl和H2O，反應的化學方程式為3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O，離子方程式為3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O。由于Cl2與NaOH溶液的反應為放熱反應，為了減少NaClO3的生成，應控制溫度不超過40℃、減慢反應速率；實驗中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是：緩慢通入Cl2。

（2）步驟II中的反應為NaClO堿性溶液與尿素水溶液反應制備水合肼，由于水合肼具有強還原性、能與NaClO劇烈反應生成N2，為了防止水合肼被氧化，應逐滴滴加NaClO堿性溶液，所以通過滴液漏斗滴加的溶液是NaClO堿性溶液。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在110℃繼續反應，N2H4·H2O沸點約118 ℃，使用冷凝管的目的：減少水合肼的揮發。

（3）①向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液，根據圖示溶液pH約為4時，HSO3-的摩爾分數最大，則溶液的pH約為4時停止通入SO2；實驗中確定何時停止通入SO2的實驗操作為：測量溶液的pH，若pH約為4，停止通SO2。

②由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3，首先要加入NaOH將NaHSO3轉化為Na2SO3，根據含硫微粒與pH的關系，加入NaOH應調節溶液的pH約為10；根據Na2SO3的溶解度曲線，溫度高于34℃析出Na2SO3，低于34℃析出Na2SO3·7H2O，所以從Na2SO3溶液中獲得無水Na2SO3應控制溫度高于34℃。由NaHSO3溶液制備無水Na2SO3的實驗方案為：邊攪拌邊向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，測量溶液pH，pH約為10時，停止滴加NaOH溶液，加熱濃縮溶液至有大量晶體析出，在高于34℃條件下趁熱過濾，用少量無水乙醇洗滌，干燥，密封包裝。