Question

11．实验室可用NaClO₃制取ClO₂气体，再由ClO₂制得NaClO₂，实验装置如图所示：回答下列问题：
（1）仪器a的名称为分液漏斗；装置C的作用是防止倒吸．
（2）该实验必须使NaClO₃稍微过量，目的是使Na₂SO₃完全反应，避免产生SO₂．
（3）为使ClO₂气体能被均匀、充分吸收，操作时应注意控制硫酸滴入速度．
（4）NaOH吸收ClO₂尾气，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO₂^-，则另一种为ClO₃^-．（5）B中反应的离子方程式为2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑．
（6）证明NaClO₂具有氧化性的方法是：将B中溶液加热除去H₂O₂，加入②（填序号，下同）酸化，再加入⑤⑥检验．
①稀HNO₃    ②稀H₂SO₄   ③K₂SO₃溶液  ④BaCl₂溶液    ⑤FeCl₂溶液    ⑥KSCN溶液
（7）预计NaClO₃转化为NaClO₂的转化率为80%，若要制得28.9g NaClO₂•3H₂O（相对质量：144.5），至少需26.6 g NaClO₃（相对质量：106.5）．

Answer 1

分析 用NaClO₃制取ClO₂气体，再由ClO₂ 制得NaClO₂，由实验装置可知，装置A中盛放硫酸、NaClO₃和Na₂SO₃，反应生成ClO₂气体，ClO₂气体和H₂O₂在B发生发生反应，反应能使装置内压强降低，可能发生倒吸，装置C为防倒吸装置，装置D为尾气吸收装置；
（1）仪器a为分液漏斗；装置C为防止倒吸装置；
（2）根据反应方程式可知使一种反应物过量，则另一种反应物反应完全；
（3）缓慢通入ClO₂可以使ClO₂气体能被均匀、充分吸收；
（4）NaOH吸收ClO₂尾气，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO₂^-，根据氧化还原反应规律来书写；
（5）B中发生反应为二氧化氯在碱性溶液中和过氧化氢发生氧化还原反应生成NaClO₂，O₂和H₂O；
（6）NaClO₂具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，用硫氰化钾检验铁离子即可；
（7）根据元素守恒进行计算即可．

解答 解：实验过程分析：装置A中盛放硫酸、NaClO₃和Na₂SO₃，反应生成ClO₂气体：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O，ClO₂气体和H₂O₂在B发生发生氧化还原反应：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂，发生反应可能使装置内压强降低，可能发生倒吸，装置C为防倒吸装置，装置D为尾气吸收装置；
（1）根据图示可知仪器a为分液漏斗；
亚硫酸钠具有还原性，在反应中作还原剂；装置A中产生ClO₂的反应是氯酸钠在酸性溶液中氧化亚硫酸钠为硫酸钠，本身被还原为二氧化氯，ClO₂进入装置B，发生反应使装置内压强降低，可能发生倒吸，装置C的作用为防止倒吸；
故答案为：分液漏斗；防止倒吸；
（2）根据反应方程式可知使一种反应物过量，则另一种反应物反应完全，所以该实验必须使NaClO₃稍微过量，目的是使Na₂SO₃完全反应，避免产生SO₂，
故答案为：使Na₂SO₃完全反应，避免产生SO₂；
（3）缓慢通入ClO₂，可以使ClO₂气体被均匀、充分吸收，ClO₂是硫酸、NaClO₃与亚硫酸钠反应生成的，所以要使ClO₂气体能被均匀、充分吸收，应该控制控制硫酸滴入速度；
故答案为：控制硫酸滴入速度；
（4）NaOH吸收ClO₂尾气，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO₂^-，氧化还原反应规律，另一种离子中Cl元素化合价升高，即为ClO₃^-；
故答案为：ClO₃^-；
（5）B中发生反应为二氧化氯在碱性溶液中和过氧化氢发生氧化还原反应制得NaClO₂，二氧化氯中Cl为+4价，变为NaClO₂中的+3价，化合价变低，过氧化氢中的元素化合价应该升高，则H₂O₂中O元素化合价由-2价变为0价，产物为O₂和H₂O，反应的离子方程式为：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑，
故答案为：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂↑；
（6）证明NaClO₂具有氧化性的方法是：将B中溶液加热除去H₂O₂，加入非氧化性酸酸化，再加入含Fe²⁺的化合物，若有Fe³⁺生成，则证明NaClO₂具有氧化性，用KSCN溶液检验Fe³⁺，现象是溶液变红；
故答案为：②；⑤⑥；
（6）NaClO₂具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，用硫氰化钾检验铁离子即可，但是硝酸具有氧化性，会将亚铁离子氧化，所以用硫酸酸化但是不用硝酸酸化，故答案为：②；⑤⑥；
（7）28.9 g NaClO₂•3H₂O（式量：144.5），n（NaClO₂•3H₂O）=$\frac{m}{M}$=$\frac{28.9g}{144.5g/mol}$=0.2mol，
根据氯原子守恒知：n（NaClO₃）=n（NaClO₂•3H₂O）=0.2mol，m（NaClO₃）=n（NaClO₃）•M（NaClO₃）=0.2mol×106.5g/mol=21.3g；NaClO₃转化为NaClO₂的转化率为80%，需所要NaClO₃的质量为：$\frac{21.3g}{80%}$≈26.6g，
故答案为：26.6．

点评 本题考查制备方案的设计，是一道化工生产过程中的工艺流程为载体的实验题，题目难度中等，需要把握住工艺流程的过程，找到解决问题的突破口，运用基本知识、结合最终要得到的产品进行分析，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．