Question

【题目】亚氯酸钠（NaClO2）是一种应用广泛的高效氧化型漂白剂。以下是某小组模拟工业制法利用ClO2与H2O2在碱性条件下制备少量NaClO2的实验装置：

已知：（1）硫酸作酸化剂时，甲醇（CH3OH）可将NaClO3还原为ClO2。

（2）ClO2沸点为9.9℃，可溶于水，有毒，气体中ClO2浓度较高时易发生爆炸。

（3）饱和NaClO2溶液在温度低于38℃时析出晶体NaC1O23H2O，在温度高于38℃时析出晶体NaClO2，高于60℃时分解生成NaClO3和NaCl。

回答下列问题：

（1）实验前用浓硫酸与50%甲醇溶液配制混合溶液的操作是：___________。

（2）实验过程中需要持续通入CO2的主要目的，一是可以起到搅拌作用，二是___________。

（3）装置A中，若氧化产物为CO2，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。

（4）装置B中生成NaClO2的化学方程式是____。

（5）从反应后的B溶液中制得NaClO2晶体的操作步骤是：a.___；b．_____；c．用38~60℃的热水洗涤；d．在低于60oC的真空中蒸发，干燥。

（6）装置C中C1O2与NaOH溶液反应生成等物质的量的两种钠盐，其中一种为NaClO2，装置C中C1O2与NaOH溶液反应的化学方程式为______。

（7）NaClO2纯度测定：①称取所得NaClO2样品1.000g于烧杯中，加入适量蒸馏水过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应（C1O2－的还原产物为Cl－），将所得混合液配成250mL待测溶液；②取25.00mL待测液，用0.2000mol/LNa2S2O3标准液滴定(I2+2S2O32－=2I－+S4O62－)，以淀粉溶液做指示剂，判断达到滴定终点时的现象为_____。重复滴定3次，测得Na2S2O3标准液平均用量为18.00mL，则该样品中NaClO2的质量分数为____________。

Answer 1

【答案】将一定量的浓硫酸沿容器壁慢慢注入50%的甲醇溶液中，并不断搅拌 降低ClO2的浓度（或减小ClO2的体积分数），防止爆炸 6:1 2ClO2+H2O2+2NaOH2NaClO2+O2+2H2O 控制在38～60℃之间蒸发浓缩 控制温度在38～60℃之间趁热过滤 2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O 溶液由蓝色变无色，且30秒内不恢复蓝色 81.45%

【解析】

为避免酸液沸腾而飞溅，将浓硫酸沿容器壁慢慢注入50%的甲醇溶液中，并不断搅拌得到浓硫酸和甲醇的混合溶液。该混合液和NaClO3在三颈烧瓶中反应产生ClO2，ClO2和H2O2、NaOH在B中反应产生NaClO2，多余的ClO2用C中NaOH溶液吸收。

(1)浓硫酸密度大且溶于水放出大量的热，所以，将浓硫酸与50%甲醇溶液配制混合溶液的操作是：将一定量的浓硫酸沿容器壁慢慢注入50%的甲醇溶液中，并不断搅拌，故答案为：将一定量的浓硫酸沿容器壁慢慢注入50%的甲醇溶液中，并不断搅拌；

(2)气体中ClO2浓度较高时易发生爆炸，实验过程中需要持续通入CO2的目的，一是搅拌作用，二是降低ClO2的浓度（或减小ClO2的体积分数），防止爆炸，故答案为：降低ClO2的浓度（或减小ClO2的体积分数），防止爆炸；

(3)装置A中，CH3OH作还原剂，氧化产物为CO2，C元素化合价升高6，NaClO3是氧化剂，还原产物为ClO2，Cl元素化合价降低1，根据电子得失守恒可知，CH3OH与NaClO3的物质的量之比为1:6，即氧化剂与还原剂的物质的量之比为6:1，故答案为：6:1；

(4)ClO2和H2O2、NaOH在B中反应产生NaClO2，ClO2作氧化剂，还原产物为NaClO2，H2O2作还原剂，氧化产物是O2，结合电子得失守恒、原子守恒可得装置B中方程式为：2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O，故答案为：2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O；

(5)饱和NaClO2溶液在温度低于38℃时析出晶体NaC1O23H2O，高于60℃时分解，在38~60℃之间析出NaClO2，故要控制温度在38~60℃之间蒸发浓缩，并且趁热过滤除去母液，得到的晶体也要用38~60℃的热水洗涤，在低于60oC的真空中蒸发，干燥，故答案为：控制在38～60℃之间蒸发浓缩；控制温度在38～60℃之间趁热过滤；

(6)C1O2与NaOH溶液反应生成等物质的量的两种钠盐，其中一种为NaClO2，Cl元素的化合价降低1，则另一种产物必为NaClO3，结合原子守恒可知，另一种产物为H2O，即C1O2与NaOH溶液反应的化学方程式为2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O，故答案为：2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O；

(7)NaClO2将I-氧化成I2，加入淀粉碘化钾，溶液为蓝色，用Na2S2O3滴定溶液由蓝色变为无色，且30s内不恢复为蓝色，说明I2消耗完，此时为滴定终点。滴定消耗Na2S2O3物质的量=0.2000mol/L×18mL×10-3=3.6×10-3mol，根据得失电子守恒有以下关系：NaClO2～Cl-～4e-～4I-～2I2～4Na2S2O3，故3.6×10-3mol Na2S2O3对应NaClO2的物质的量==9×10-4mol，则1.000g样品中NaClO2的物质的量n=9×10-4×10mol=9×10-3mol，质量m=9×10-3mol×90.5g/mol=0.8145g，则该样品中NaClO2的质量分数==81.45%，故答案为：溶液由蓝色变无色，且30秒内不恢复蓝色；81.45%。