Question

14．利用如图装置制取ClO₂，并以ClO₂为原料制备亚氯酸钠（NaClO₂是一种高效氧化剂、漂白剂）．已知：NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．

完成下列填空：
（1）装置②中产生ClO₂的化学方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；装置④中发生反应的离子方程式为2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑．
（2）装置③的作用是防止倒吸；装置①和⑤在本实验中的作用吸收反应产生的气体，防止其污染空气．
（3）装置④反应后的溶液中还含有少量NaOH杂质，从该溶液获得无水NaClO₂晶体的操作步骤为：①减压，55℃左右蒸发结晶；②趁热过滤；③用50℃左右的温水洗涤；④低于60℃干燥，得到成品．步骤③中用50℃左右的温水洗涤的原因是防止生成NaClO₂•3H₂O晶体和温度过高产品分解．
（4）亚氯酸钠纯度测定：①准确称取所得亚氯酸钠样品10.0g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应．将所得混合液配成250mL待测溶液．②取25.00mL待测液，用2.0 mol•L^-1Na₂S₂O₃标准液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），以淀粉溶液做指示剂，达到滴定终点时的现象为当滴入一滴标准液，锥形瓶溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色．重复滴定3次，测得数据如表所示，则该样品中NaClO₂的质量分数为90.5%．

实验序号	滴定前读数/mL	滴定后读数/mL
1	0.00	19.96
2	3.26	23.30
3	1.10	23.40

（5）实验过程中若NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl．取等质量NaClO₂，其中一份加热高于60℃使之变质，另一份严格保存，均配成溶液，并分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺的物质的量相同 （填“相同”“不相同”或“无法判断”）．

Answer 1

分析 （1）根据反应物NaClO₃、Na₂SO₃、H₂SO₄，生成物为ClO₂和2Na₂SO₄，配平方程式即可；二氧化氯和双氧水在碱性环境下反应获得NaClO₂；
（2）装置③为安全瓶，防止倒吸，装置①和⑤吸收反应产生的气体，防止其污染空气；
（3）因为NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，若要得到NaClO₂晶体，需在38-60℃得到晶体，用38-60℃的温水洗涤；
（4）有碘单质参和生成的反应，一般采用淀粉溶液做指示剂，该反应是Na₂S₂O₃标准液滴定碘，终点溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；
计算时一般找出关系式，由此进行计算，关系式为ClO₂^---2I₂--4S₂O₃^2-，计算得到样品中NaClO₂的质量分数；
（5）NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl，方程式为3NaClO₂=2NaClO₃+NaCl，NaClO₂试样与足量FeSO₄溶液反应3ClO₂^-+12Fe²⁺+6H₂O=4Fe（OH）₃↓+3Cl^-+8Fe³⁺，运用氧化还原反应理论电子转移判断解答．

解答 解：（1）根据反应物NaClO₃、Na₂SO₃、H₂SO₄，生成物为ClO₂和2Na₂SO₄，配平方程式为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；装置④反应获得NaClO₂，反应为：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑；
故答案为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O；2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑；
（2）装置③为安全瓶，防止装置②中气体温度降低而产生倒吸，装置①和⑤吸收反应产生的气体，防止其污染空气；
故答案为：防止倒吸；吸收反应产生的气体，防止其污染空气；
（3）因为NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，若要得到NaClO₂晶体，需在38-60℃得到晶体，用38-60℃的温水洗涤，防止生成NaClO₂•3H₂O晶体和温度过高产品分解，故答案为：防止生成NaClO₂•3H₂O晶体和温度过高产品分解；
（4）碘单质参和生成的反应，一般采用淀粉溶液做指示剂，该反应是Na₂S₂O₃标准液滴定碘，滴入最后一滴Na₂S₂O₃标准液，终点溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；3次测得数据如计算消耗硫代硫酸钠的体积是：$\frac{19.96+（23.30-3.26）+（23.40-1.10）}{3}$=20.77mL，
计算时一般找出关系式，由此进行计算，关系式为ClO₂^---2I₂--4S₂O₃^2-
n（ClO₂^-）=$\frac{1}{4}$n（S₂O₃^2-）=$\frac{1}{4}$×20.77×10^-3×2.0≈0.01mol
m（NaClO₂）=0.01×90.5=9.05g，
计算得到样品中NaClO₂的质量分数=$\frac{9.05g}{10g}$×100%=90.5%；
故答案为：滴入最后一滴Na₂S₂O₃标准液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；90.5%；
（5）NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl，Cl元素从+3价变为+5价和-1价，反应为3NaClO₂=2NaClO₃+NaCl，NaClO₂试样与足量FeSO₄溶液反应3ClO₂^-+12Fe²⁺+6H₂O=4Fe（OH）₃↓+3Cl^-+8Fe³⁺，最终得到Cl元素由+3价变为-1价，所以NaClO₂变质前后分别与Fe²⁺反应时，最终均得到等量NaCl，Cl元素均由+3价变为-1价，根据电子守恒，两个过程中得到的电子的物质的量相同，所以两份试样消耗FeSO₄的物质的量相同，
故答案为：相同．

点评 本题考查了物质制备方法和实验设计，步骤理解应用，掌握物质性质和实验基本操作是解题关键，题目难度中等．