Question

【题目】以Cl2、NaOH、CO(NH2)2 (尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3，其主要实验流程如下：

已知：①Cl2+2OHClO+Cl+H2O是放热反应。

②N2H4·H2O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。

(1)如图表示用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取Cl2时，阳极上产生也会产生少量的ClO2的电极反应式：________________________________；电解一段时间，当阴极产生标准状况下气体112 mL时，停止电解，则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为________mol。

(2)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为____________________________________；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是____________________________________。

(3)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如下图所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_________________；使用冷凝管的目的是_________________________________。

(4)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3，欲测定亚硫酸钠产品的纯度设计如下实验方案，并进行实验。准确称取所得亚硫酸钠样品m g于烧杯中，加入适量蒸馏水配成100 mL待测溶液。移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，用c mol·L－1酸性KMnO4标准液滴定，至滴定终点。重复2次，测得消耗标准溶液的体积的平均值为V mL(假设杂质不反应)。样品中亚硫酸钠的质量分数为__________(用含m、c、V的代数式表示)。某同学设计的下列滴定方式中，合理的是________(夹持部分略去)(填字母序号)

Answer 1

【答案】Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋ 0.01 3Cl2+6OH5Cl+ClO3+3H2O 缓慢通入Cl2 NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发 126cV/m% BC

【解析】

（1）ClO2是电解饱和NaCl溶液的产物，因为a极通入NaCl饱和溶液，故a为阳极，b为阴极，阳极Cl-失去电子，被氧化，生成CLO2；在阴极2H2O+2e-=H2OH-,生成112mlH2的同时，生成0.01molOH-，为保持溶液中的电荷守恒，则通过阳离子交换膜的阳离子为0.01mol；

（2）若温度超过40℃，Cl2与NaOH溶液，发生歧化反应，生成NaClO3、NaCl和水，因反应是放热反应，所以除冰水浴外，还可以采取缓慢通入氯气的方法控制温度；

（3）步骤Ⅱ中的反应为次氯酸钠碱性溶液与尿素水溶液反应制备水合肼，由于水合肼具有强还原性，能与次氯酸钠反应生成N2，为防止水合肼被氧化，应逐滴加入NaClO碱性溶液；NaClO碱性溶液与尿素水溶液在110继续反应，水合肼的沸点为118，使用冷凝管的目的是减少水合肼的挥发；

（4）依据2MnO4- + 6H+ + 5SO32- =2Mn2+ +5SO42-+3H2O，结合题中所给的数据计算亚硫酸钠的质量分数，并依试剂性质选择滴定方式；

（1）ClO2是电解饱和NaCl溶液的产物，因为a极通入NaCl饱和溶液，故a为阳极，b为阴极，阳极Cl-失去电子，被氧化，生成CLO2；阳极上产生ClO2的电极反应式：Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋；在阴极2H2O+2e-=H2OH-,生成112mlH2的同时，生成0.01molOH-，为保持溶液中的电荷守恒，则通过阳离子交换膜的阳离子为0.01mol；

本题答案为：Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋，0.01。

（2）若温度超过40℃，Cl2与NaOH溶液，发生歧化反应，生成NaClO3、NaCl和水，离子方程式为：3Cl2+6OH5Cl+ClO3+3H2O；由于反应是放热反应，为了控制温度，除用冰水浴外，还可以缓慢的通入Cl2以控制温度；

本题答案为：3Cl2+6OH5Cl+ClO3+3H2O，缓慢的通入Cl2。

（3）步骤Ⅱ中，发生反应为次氯酸钠碱性溶液与尿素水溶液反应制备水合肼，由于水合肼具有强还原性，能与次氯酸钠反应生成N2，为防止水合肼被氧化，应逐滴加入NaClO碱性溶液，故通过分液漏斗滴加的是NaClO碱性溶液，NaClO碱性溶液与尿素水溶液在110继续反应，水合肼的沸点为118，使用冷凝管的目的是减少水合肼的挥发；

本题答案为：NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发。

（4）高锰酸钾和亚硫酸钠反应的离子方程式为2MnO4- + 6H+ + 5SO32- =2Mn2+ +5SO42-+3H2O，设mg样品中含有NaSO3的物质的量为x,，则有2：5=4cv：x,，解得x=cvmol，所以NaSO3的质量分数为：= 126cV/m%，因KMnO4显强氧化性，所以应选择酸式滴定管，Na2CO3是碱性试剂应选择碱式滴定管，所以BC滴定方式合理；

本题答案为：126cV/m%，B C。