Question

二氧化氯(ClO₂)是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为－59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。工业上用潮湿的KClO₃和草酸(H₂C₂O₄)在60℃时反应制得。某学生拟用下图所示的装置模拟制取并收集ClO₂。

（1）B必须放在冰水浴中控制温度，其原因是                                 。

（2）反应后在装置C中可得NaClO₂溶液。已知NaClO₂饱和溶液中在温度低于38℃时析出晶体是NaClO₂·3H₂O，在温度高于38℃时析出晶体是NaClO₂。根据右上图所示的NaClO₂溶解度曲线，请补充从NaClO₂溶液中制NaClO₂操作步骤：a       ；b       ；③洗涤；④干燥。

（3）亚氯酸钠(NaClO₂)是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下。

① Ⅱ中反应的离子方程式是                          。

② ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。写出该反应化学方程式                                        。

③ NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl。取等质量变质前后的NaClO₂试样均配成溶液，分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺物质的量            。(填“相同”，“不同”或“无法判断”)

Answer

(10分)

（1）使ClO2充分冷凝，减少挥发；（2）A．蒸发结晶；B．趁热或38℃以上过滤；

（3）①2ClO2 + H2O2 + 2OH－ = 2ClO+ O2↑+ 2H2O；

② 5NaClO2 + 4HCl = 5NaCl + 4ClO2↑ + 2H2O；

③ 相同；

【解析】

试题分析：模拟制取并收集ClO2时关注二氧化氯的特殊物理性质其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，易溶于水，故制备时要适当控制温度防挥发，从尾气处理装置中得到的NaClO2溶液中制得NaClO2的操作蒸发结晶，

（1）二氧化氯的熔点较低，为收集二氧化氯，应在较低温度下进行，所以应该采用冰水浴，故答案为：使ClO2充分冷凝，减少挥发；

（2）从溶液中制取溶质，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，防止析出晶体NaClO2•3H2O，趁热过滤，故答案为：蒸发结晶；趁热过滤；

（3）硫酸钠溶液通入离子隔膜电解池中，ClO2和双氧水在II中发生氧化还原反应生成NaClO2和气体a，该反应中Cl元素化合价由+4价变为+3价，则O元素化合价由-1价变为0价，所以生成的气体a是O2，离子反应方程式为2 ClO2+H2O2+2OH-=2 ClO2-+O2↑+2H2O；III中发生电解，根据图知，生成氢氧化钠，阴极上生成氢气同时阴极附近生成NaOH，所以生成的气体b是H2；阳极上氢氧根离子放电生成氧气，所以a是O2，同时生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性条件下，I中NaClO2、Na2SO3发生氧化还原反应，离子反应方程式为2ClO3-+2H++SO32-=2ClO2↑+SO42-+H2O；

①碱性条件下，ClO2、H2O2发生氧化还原反应生成氧气、ClO2-和水，离子方程式为2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O，故答案为：2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O；

②亚氯酸钠和稀盐酸反应生成ClO2和NaCl、水，反应方程式为5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O，故答案为：5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O；

③Fe2+与变质前后的NaClO2反应，最后的还原产物都是NaCl，根据电子守恒消耗的Fe2+物质的量应相同，故答案为：相同。

考点：考查了制备实验方案设计的相关知识。