Question

16．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌．以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：
①NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出产品
②纯ClO₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下．
（1）发生器中发生反应的离子方程式为2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-发生器中鼓入空气的作用可能是c．
a．将SO₂氧化成SO₃，增强酸性
b．将NaClO₃还原为ClO₂
c．稀释ClO₂以防止爆炸
（2）吸收塔内发生反应的化学方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂吸收塔内的温度不能超过20℃，其目的是防止H₂O₂分解
（3）从滤液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶体的实验操作依次是_蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
（4）某学习小组用碘量法测定粗产品中亚氯酸钠的含量，实验如下：
a．准确称取所得亚氯酸钠样品mg于小烧杯中，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．（已知：ClO₂^-+4I^-+4H⁺═2H₂O+2I₂+Cl^-）
b．移取25.00ml待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用c mol•L^-1Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，重复2次，测得平均值为Vml．（已知：I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-）
①到滴定终点时的现象为滴加最后一滴液体时溶液由蓝色变成无色且半分钟内不变色
②该样品中NaClO₂的质量分数为$\frac{22.625cV}{m}$%（用含m、c、V的代数式表示，结果化成最简．）

Answer 1

分析 ClO₂在二氧化硫和空气混合气体中被稀释，以防止ClO₂爆炸，在吸收塔中挤入氢氧化钠溶液和过氧化氢发生2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑，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）因通入二氧化硫，二氧化硫具有还原性，可与NaClO₃发生氧化还原反应，通入空气，可起到稀释的作用，防止ClO₂爆炸；
（2）二氧化硫和氯酸钠发生氧化还原反应生成ClO₂，反应时应降低ClO₂浓度，防止爆炸；
（3）采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法从溶液中得到含结晶水的晶体；
（4）①用Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，反应是I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，用淀粉为指示剂，滴定终点，溶液变为无色；
②由反应中的I元素守恒可知：ClO₂^-～2I₂～4 S₂O₃^2-，结合反应的关系式计算该题．

解答 解：ClO₂在二氧化硫和空气混合气体中被稀释，以防止ClO₂爆炸，在吸收塔中挤入氢氧化钠溶液和过氧化氢发生2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑，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）因通入二氧化硫，二氧化硫具有还原性，可与NaClO₃发生氧化还原反应，离子方程式为2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-，通入空气，可起到稀释的作用，防止ClO₂爆炸，
故答案为：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-； c；
（2）根据流程信息可知，吸收塔内生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合价降低，被还原；则H₂O₂必定被氧化，有氧气产生，反应方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂．
H₂O₂不稳定，温度过高，H₂O₂容易分解，吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
故答案为：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解；
（3）从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法，通过过滤得到粗晶体．所以操作顺序为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；
（4）①因为是用Na₂S₂O₃标准液滴定至终点，反应是I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-，I₂与指示剂淀粉产生蓝色，故终点是滴加最后一滴液体时溶液由蓝色变成无色且半分钟内不变色；
故答案为：滴加最后一滴液体时溶液由蓝色变成无色且半分钟内不变色；
②由反应中的I元素守恒可知：ClO₂^-～2I₂～4 S₂O₃^2-，25.00mL待测溶液中n（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$×cV×10^-3mol，m（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$×90.5cV×10^-3g；样品mg配成250mL待测溶液中的NaClO₂质量扩大10倍，故样品中NaClO₂的质量分数为$\frac{\frac{1}{4}××90.5cV×10{\;}^{-2}g}{mg}$×100%=$\frac{22.625cV}{m}$%；
故答案为：$\frac{22.625cV}{m}$%．

点评 本题物质的制备以及含量的测定，为高考常见题型，题目以过氧化氢法制备亚氯酸钠为主线，考查学生阅读题目获取信息的能力、对浓度概念的理解、对氧化还原反应相关知识的运用、有关实验操作和简单实验设计能力考查以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力．题目有一定的难度．