Question

14．ClO₂是一种优良的消毒剂，浓度过高时易发生分解，常将其制备成NaClO₂固体以便运输和贮存．过氧化氢法制备NaClO₂固体的实验装置如图1所示．

已知：
2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄═2ClO₂↑+O₂↑+Na₂SO₄+2H₂O
2ClO₂+H₂O₂+2NaOH═2NaClO₂+O₂↑+2H₂O
ClO₂熔点-59℃、沸点11℃；H₂O₂沸点150℃
请回答：
（1）仪器A的作用是防止倒吸；冰水浴冷却的目的是降低NaClO₂的溶解度、减少H₂O₂的分解、增加ClO₂的溶解度、减少ClO₂的分解（写出两种）．
（2）空气流速过快或过慢，均降低NaClO₂产率，试解释其原因空气流速过慢时，ClO₂不能及时被移走，浓度过高导致分解；空气流速过快时，ClO₂不能被充分吸收
（3）Cl^-存在时会催化ClO₂生成．反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO₂的生成速率大大提高，并产生微量氯气．该过程可能经两步反应完成，将其补充完整：
①2ClO₃^-+2Cl^-+4H⁺=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O（用离子方程式表示），②H₂O₂+Cl₂═2Cl^-+O₂+2H⁺．
（4）H₂O₂浓度对反应速率有影响．通过图2所示装置将少量30%H₂O₂溶液浓缩至40%，B处应增加一个设备．该设备的作用是减压，馏出物是H₂O．

Answer 1

分析 氯酸钠（NaClO₃）在酸性条件下与过氧化氢生二氧化氯，ClO₂与氢氧化钠溶液和过氧化氢发生氧化还原反应生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到晶体NaClO₂•3H₂O，
（1）仪器A为安全瓶，冰水浴降低NaClO₂的溶解度，降低温度，防止不稳定的物质分解；
（2）空气流速过慢时，ClO₂不能及时被移走，浓度过高导致分解；空气流速过快时，ClO₂不能被充分吸收；
（3）Clˉ存在时会催化ClO₂的生成，反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO₂的生成速率大大提高，并产生微量氯气，则氯离子与氯酸根离子反应生成ClO₂和氯气；
（4）过氧化氢受热易分解，故采用减压蒸馏的方式．

解答 解：（1）仪器A为安全瓶，防止倒吸；冰水浴冷却的目的是为降低NaClO₂的溶解度；减少H₂O₂的分解；增加ClO₂的溶解度；减少ClO₂的分解用冰水浴冷却；
故答案为：防止倒吸；降低NaClO₂的溶解度、减少H₂O₂的分解、增加ClO₂的溶解度、减少ClO₂的分解；
（2）空气流速过慢时，ClO₂不能及时被移走，浓度过高导致分解；空气流速过快时，ClO₂不能被充分吸收，则空气流速过快或过慢，均降低NaClO₂产率；
故答案为：空气流速过慢时，ClO₂不能及时被移走，浓度过高导致分解；空气流速过快时，ClO₂不能被充分吸收；
（3）Clˉ存在时会催化ClO₂的生成，反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO₂的生成速率大大提高，并产生微量氯气反应为，2ClO₃^-+2Cl^-+4H⁺=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，H₂O₂+Cl₂═2Cl^-+O₂+2H⁺；
故答案为：2ClO₃^-+2Cl^-+4H⁺=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O；
（4）过氧化氢受热易分解，故采用减压蒸馏的方式，则B处增加一个减压设备，馏出物为H₂O，
故答案为：减压；H₂O．

点评 本题以物质制备为载体，考查学生对原理的分析理解、物质的分离提纯、氧化还原反应、实验方案设计、信息获取与迁移运用等，需要学生具备扎实的基础，题目难度中等．