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9.亚氯酸钠(NaClO2)是重要漂白剂,探究小组开展如下实验,回答下列问题:

实验Ⅰ:制取NaClO2晶体按如图装置进行制取.
已知:NaClO2饱和溶液在低于38℃时析出NaClO2•3H2O,高于38℃时析出NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl.
(1)装置C的作用是防止D瓶溶液倒吸到B瓶中;
(2)已知装置B中的产物有ClO2气体,则装置B中反应的方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O;装置D中反应生成NaClO2的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2;反应后的溶液中阴离子除了ClO2-、ClO3-、Cl-、ClO-、OH-外还可能含有的一种阴离子是SO42-;检验该离子的方法是取少量反应后的溶液,先加足量的盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则说明含有SO42-
(3)请补充从装置D反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤.
①减压,55℃蒸发结晶;②趁热过滤;③用38℃~60℃热水洗涤;④低于60℃干燥得到成品.
(4)如果撤去D中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl;
实验Ⅱ:样品杂质分析与纯度测定
(5)测定样品中NaClO2的纯度.测定时进行如下实验:
准确称一定质量的样品,加入适量蒸馏水和过量的KI晶体,在酸性条件下发生如下反应:ClO2-+4I-+4H+═2H2O+2I2+Cl-,将所得混合液稀释成100mL待测溶液.取25.00mL待测溶液,加入淀粉溶液做指示剂,用c mol•L-1 Na2S2O3标准液滴定至终点,测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL(已知:I2+2S2O32-═2I-+S4O62-).请计算所称取的样品中NaClO2的物质的量为c•V•10-3mol.

分析 (1)装置D中发生气体反应,装置内压强降低,装置C的作用是安全瓶,防止D瓶溶液倒吸到B瓶中;
(2)装置B中制备得到ClO2,所以B中反应为NaClO3和Na2SO3在浓H2SO4的作用生成 ClO2和Na2SO4,装置D反应后的溶液获得NaClO2晶体,装置D中生成NaClO2,Cl元素的化合价降低,双氧水应表现还原性,有氧气生成,结合原子守恒可知,还有水生成,配平书写方程式;B制得的气体中含有SO2,在装置D中被氧化生成硫酸,可以用利用硫酸钡是白色沉淀检验硫酸根;
(3)从溶液中制取晶体,一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,注意温度控制;
(4)由题目信息可知,应控制温度38℃~60℃,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl;
(5)根据化学反应可得关系式:NaClO2~2I2~4S2O32-,令样品中NaClO2的物质的量x,根据关系式计算.

解答 解:(1)装置D中发生气体反应,装置内压强降低,装置C的作用是安全瓶,防止D瓶溶液倒吸到B瓶中,
故答案为:防止D瓶溶液倒吸到B瓶中;
(2)装置B中制备得到ClO2,所以B中反应为NaClO3和Na2SO3在浓H2SO4的作用生成 ClO2和Na2SO4,反应的方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2 ClO2↑+2Na2SO4+H2O,装置D反应后的溶液获得NaClO2晶体,装置D中生成NaClO2,Cl元素的化合价降低,双氧水应表现还原性,有氧气生成,结合原子守恒可知,还有水生成,配平后方程式为:2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2,B制得的气体中含有SO2,在装置D中被氧化生成硫酸,溶液中可能存在SO42-,用氯化钡溶液检验SO42-,具体操作:取少量反应后的溶液,先加足量的盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则说明含有SO42-
故答案为:2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2 ClO2↑+2Na2SO4+H2O;2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2;SO42-;取少量反应后的溶液,先加足量的盐酸,再加BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则说明含有SO42-
(3)从溶液中制取晶体,一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,为防止析出晶体NaClO2•3H2O,应趁热过滤,由题目信息可知,应控制温度38℃~60℃进行洗涤,低于60℃干燥,
故答案为:趁热过滤;用38℃~60℃热水洗涤;低于60℃干燥;
(4)由题目信息可知,应控制温度38℃~60℃,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl,所以如果撤去D中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl,
故答案为:NaClO3和NaCl;
(5)令样品中NaClO2的物质的量x,则:
NaClO2~2I2~4S2O32-
1mol      4mol
0.25x    c mol•L-1×V×10-3L
故x=c•V•10-3mol
故答案为:c•V•10-3mol.

点评 本题考查亚氯酸钠制备实验的基本操作、亚氯酸钠的性质及中和滴定等知识,理解原理是解题的关键,同时考查学生分析问题、解决问题的能力,难度较大.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

11.室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(  )
A.c(H+)=0.1mol/L的溶液:Na+、NH4+、SO42-、S2O32-
B.$\frac{c({H}^{+})}{c(O{H}^{-})}$=1×10-12的溶液:K+、AlO2-、CO32-、Na+
C.c(Fe2+)=0.1mol/L的溶液:H+、Al3+、NO3-、SCN-
D.在由水电离出的c(H+)=1×10-12mol/L的溶液:Fe3+、ClO-、Na+、SO42-

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.向一个体积可变的密闭容器中充入3mol A、1mol B,发生如下反应:3A(g)+B(s)?2C(s)+3D(g).在T°C时达到平衡,测得混合气体中D的物质的量为2.0mol.请填写下列空白:
(1)若在T°C时容器体积为10L,反应经2min达到平衡,则以D物质浓度变化表示的化学反应速率为0.1mol/(L.min),达平衡时A物质的转化率为66.7%,T°C时该反应的化学平衡常数K为8.
(2)若压缩容器增大压强,则逆反应的速率增大,容器中A的体积分数不变(填“增大”“减小”或“不变”).
(3)若相对分子质量M(B)<2M(C),温度升高时混合气体的平均相对分子质量减小,则正反应吸热(填“吸热”或“放热”).
(4)在最初的容器中改充2.0mol C、6.0mol D,温度保持不变,要使反应达平衡时D的浓度为1.0mol•L-1,则容器的体积是4L.

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17.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、速凝于一体的新型多功能水处理剂.其生产流程如下:
(1)配制KOH溶液时,是在每100mL水中溶解61.6g KOH固体(该溶液的密度为1.47g/mL),它的物质的量浓度是10mol/L.
(2)在溶液I中加入KOH固体的目的是AC(填编号).
A.与溶液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO
B.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率
C.为下一步反应提供碱性的环境
D.使副产物KClO3转化为 KClO
(3)每制得59.4克K2FeO4,理论上消耗氧化剂的物质的量为0.45 mol.从溶液II中分离出K2FeO4后,还得到副产品KNO3、KCl,写出③中反应的离子方程式:2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O.
(4)高铁酸钾(K2FeO4)溶液中加入稀硫酸,溶液变为黄色,并有无色气体产生,该反应的离子方程式是4FeO42-+20 H+=4Fe3++3O2↑+10H2O.

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4.工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O,实验室可用如下装置(略去部分加持仪器)模拟生成过程.

烧瓶C中发生反应如下:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)═Na2SO3(aq)+H2S(aq)  (Ⅰ)
2H2S(aq)+SO2(g)═3S(s)+2H2O(l)         (Ⅱ)
S(s)+Na2SO3(aq)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2S2O3(aq)           (Ⅲ)
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若液柱高度保持不变,则整个装置气密性良好.装置D的作用是防止倒吸.装置E中为NaOH溶液.
(2)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为2:1.
(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择c.
a.蒸馏水   b.饱和Na2SO3溶液   c.饱和NaHSO3溶液 d.饱和NaHCO3溶液
实验中,为使SO2缓慢进入烧瓶C,采用的操作是控制滴加硫酸的速度.已知反应(Ⅲ)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是溶液变澄清(或浑浊消失).反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A,实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器有ad.
a.烧杯    b.蒸发皿      c.试管      d.锥形瓶
(4)反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3•5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质.利用常见试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4,简要说明实验操作,现象和结论:取少量产品溶于足量稀盐酸、静置、取上层清液(或过滤,取滤液)、滴加BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质.
已知Na2S2O3•5H2O遇酸易分解:S2O32?+2H+═S↓+SO2↑+H2O.

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14.以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略):
Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO4•7H2O
Ⅱ.将FeSO4•7H2O配制成溶液
Ⅲ.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,得到含FeCO3的浊液
Ⅳ.将浊液过滤,用90℃热水洗涤沉淀,干燥后得到FeCO3固体
Ⅴ.煅烧FeCO3,得到Fe2O3固体
已知:NH4HCO3在热水中分解.
(1)Ⅰ中需加足量的铁屑以除去废液中的Fe3+,该反应的离子方程式是Fe+2Fe3+=3Fe2+
(2)Ⅱ中需加一定量硫酸.运用化学平衡原理简述硫酸的作用:加入硫酸,氢离子浓度增大,使得水解平衡Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+逆向移动,从而抑制硫酸亚铁的水解.
(3)Ⅲ中生成FeCO3的离子方程式是Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O.若FeCO3浊液长时间暴露在空气中,会有
高温
部分固体表面变为红褐色,该变化的化学方程式是4FeCO3+O2+6H2O=4CO2↑+4Fe(OH)3
(4)已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2.现煅烧464.0g的FeCO3,得到316.8g产品.若产品中杂质只有FeO,则该产品中Fe2O3的质量是288.0g.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

1.甲~己元素在周期表中的相对位置如图.甲是形成化合物种类最多的元素,乙比甲原子序数多6,丁、戊、己属同周期元素,下列判断错误的是(  )
A.乙的单质在空气中燃烧生成的化合物只含离子键
B.丙可作半导体材料
C.丁与已核外电子数相差12
D.戊和己都不是主族元素,而是过渡元素

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18.W、X、Y、Z 均为短周期主族元素,原子序数依次增加,且原子核外L电子层的电子数分别为0、6、8、8,它们的最外层电子数之和为10,下列说法正确的是(  )
A.W 与Y 可以形成离子化合物
B.X 的简单氢化物在同主族元素的氢化物中沸点最高,说明X 的非金属性最强
C.X 和Z 形成的原子个数l:1 的化合物中,既含有极性键又含有非极性键
D.工业生产中,通常用电解Z 的熔融氧化物来制取Z 的单质

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19.用托盘天平称取10.1g NaOH试样,下列操作中,正确的是(  )
A.将NaOH放在天平左边托盘中的纸片上
B.用镊子取出标定为10.1g的砝码放在天平右边的托盘上
C.将NaOH放入烧杯中(烧杯事先已称重),并放在天平右边托盘上
D.将NaOH放入烧杯中,若烧杯质量为42.5g,则应将游码向右移到2.6g位置上

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