Question

20．ClO₂ （二氧化氯）、NaClO₂ （亚氯酸钠）都可用于饮用水的消毒．某小组模拟工业原理在实验室用NaClO₃制取ClO₂气体，再由ClO₂制得NaClO₂，实验装置如图所示：

已知：NaClO₂饱和溶液在温度低于38°C时析出的晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38°C时析出晶体是NaClO₂，高于60°C时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl．
回答下列问题：
（1）装置A中产生ClO₂，反应的化学方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2Na₂SO₄+2ClO₂↑+H₂O．该实验必须使NaClO₃稍微过量，目的是使Na₂SO₃完全反应，避免生成SO₂．
（2）装置B中制得NaClO₂，发生反应的离子方程式为2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+2H₂O+O₂．
（3）从装置B反应后的溶液获得NaClO₂晶体的操作步骤为：控制溶液温度在55°C左右，蒸发结晶，趁热过滤，用38～55°C的热水洗涤，将所得结晶在低于60°C的真空中蒸发，干燥后得到成品．
（4）装置D用NaOH溶液吸收多余的ClO₂，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）限用以下试剂：稀HNO₃、稀H₂SO₄、K₂SO₃溶液、BaCl₂溶液、FeCl₂溶液、KSCN溶液．装置B反应后溶液中除NaClO₂外，还含有少量NaOH、H₂O₂．证明装置B反应后溶液中的NaClO₂具有氧化性的方法是取B中溶液在低于60°C的温度下加热一段时间后，加入稀硫酸酸化，再加入FeCl₂溶液和KSCN溶液，溶液变红证明NaClO₂具有氧化性．

Answer 1

分析 实验室用NaClO₃制取ClO₂气体，再由ClO₂制得NaClO₂，由实验装置可知，A中发生2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2Na₂SO₄+2ClO₂↑+H₂O，必须使NaClO₃稍微过量时防止生成二氧化硫，B中发生2ClO₂+2NaOH+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，由信息高于38°C时析出晶体是NaClO₂，可知温度在55°C左右，蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到NaClO₂，NaClO₂具有氧化性时可氧化亚铁离子；C作安全瓶，D吸收尾气，NaOH溶液吸收多余的ClO₂，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO₂^-，由Cl元素的化合价降低可知，另一种离子中Cl离子化合物为+5价，以此来解答．

解答 解：（1）装置A中产生ClO₂，反应的化学方程式为2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2Na₂SO₄+2ClO₂↑+H₂O，该实验必须使NaClO₃稍微过量，目的是使Na₂SO₃完全反应，避免生成SO₂，故答案为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2Na₂SO₄+2ClO₂↑+H₂O；使Na₂SO₃完全反应，避免生成SO₂；
（2）装置B中制得NaClO₂，发生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；
（3）从装置B反应后的溶液获得NaClO₂晶体的操作步骤为：控制溶液温度在55°C左右，蒸发结晶，趁热过滤，用38～55°C的热水洗涤，将所得结晶在低于60°C的真空中蒸发，干燥后得到成品，故答案为：趁热过滤，用38～55°C的热水洗涤；
（4）NaOH溶液吸收多余的ClO₂，生成物质的量之比为1：1的两种阴离子，一种为ClO₂^-，由Cl元素的化合价降低可知，另一种离子中Cl离子化合物为+5价，则另一种离子为ClO₃^-，故答案为：ClO₃^-；
（5）证明装置B反应后溶液中的NaClO₂具有氧化性的方法是取B中溶液在低于60°C的温度下加热一段时间后，加入稀硫酸酸化，再加入FeCl₂溶液和KSCN溶液，溶液变红证明NaClO₂具有氧化性，故答案为：取B中溶液在低于60°C的温度下加热一段时间后，加入稀硫酸酸化，再加入FeCl₂溶液和KSCN溶液，溶液变红证明NaClO₂具有氧化性．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备实验原理、混合物分离提纯为解答该题的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意氧化还原反应及离子检验的应用，题目难度不大．