Question

某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO₂)的研究。

实验I．制取NaClO₂晶体

已知：NaClO₂饱和溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO₂·3H₂O，高于38 ℃时析出的晶体是NaClO₂，高于60 ℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl。现利用下图所示装置进行实验。

（1） 装置③的作用是              。

（2） 装置②中产生ClO₂的化学方程式为                 ；装置④中制备NaClO₂的化学方程式为                   。

（3） 从装置④反应后的溶液获得NaClO₂晶体的操作步骤如下：

① 减压，55 ℃蒸发结晶；② 趁热过滤；③                  ；④ 低于60 ℃干燥，得到成品。

实验II．测定某亚氯酸钠样品的纯度

设计如下实验方案，并进行实验：

① 确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中，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（已知：ClO₂^－ + 4 I^－ + 4 H⁺ = 2 H₂O + 2 I₂ + Cl^－）；将所得混合液配成250 mL待测溶液。

②移取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用cmol·L^－1Na₂S₂O₃标准液滴定，至滴定终点。重复2次，测得平均值为VmL（已知：I₂+2S₂O₃^2－=2I^－+S₄O₆^2－）。

（4） 达到滴定终点时的现象为                         。

（5） 该样品中NaClO₂的质量分数为           （用含m、c、V的代数式表示）。

（6） 在滴定操作正确无误的情况下，此实验测得结果偏高，原因用离子方程式表示为          。

Answer

（1）防止倒吸

（2）2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O

2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2

（3）用38～60℃的温水洗涤

（4）溶液由蓝色变为无色，且30s内不变色

（5）%（6）4I－+O2+4H+=2I2+2H2O

【解析】

试题分析：（1）由题意可知，装置中①②③④⑤的作用分别是吸收多余ClO2等尾气、制取ClO2、防止倒吸的安全瓶、制取NaClO2、吸收多余ClO2等尾气；（2）由题意可知②中发生氧化还原反应，含降价元素的氯酸钠是氧化剂，由此推断含中间价态的亚硫酸钠是还原剂，氧化产物是硫酸钠，由此最小公倍数、钠守恒、硫守恒、氢或氧原子个数守恒配平可得：；同理，④中发生的氧化还原反应为：；；（3）由已知信息、混合物分离提纯的物理方法和原理推断，从装置④反应后所得NaClO2溶液中分离出NaClO2的主要步骤为：① 减压，55 ℃蒸发结晶；② 趁热过滤（得到NaClO2饱和溶液）；③用38～60 ℃的温水洗涤（低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O）；④ 低于60 ℃干燥，得到成品（高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl）；（4）待测液中含有被样品中亚氯酸钠氧化KI所得的I2，淀粉遇I2变蓝，遇I－不变蓝，因此滴定重点的现象为溶液由蓝色变为无色，且30 s内不恢复为蓝色；（5）先由cV计算滴定所用标准溶液中溶质的n，再根据滴定原理计算25.00 mL待测溶液中I2 的n，然后计算250 mL待测溶液中I2 的n，再根据离子方程式计算样品中ClO2－或NaClO2的n，在根据nM计算样品中ClO2－或NaClO2的m，最后根据质量分数的定义式计算样品的纯度，综合上述步骤可得：该样品中NaClO2的质量分数=；（6）根据题意，滴定操作正确无误，导致测定结果偏高的主要原因应该是还有另一种氧化剂也能将KI氧化为I2，但题中没有别的试剂，只能从空气中的氧气具有氧化性推断，由此配平可得：。

【考点定位】考查化学实验基本操作、离子方程式的书写、氧化还原方程式的配平和化学计算等。

【名师点睛】化学实验常用仪器的使用方法和化学实验基本操作是进行化学实验的基础，对化学实验的考查离不开化学实验的基本操作。考查的角度主要是以常见仪器的选用、实验基本操作为中心，通过是什么、为什么和怎样做重点考查实验基本操作的规范性和准确及灵活运用的能力。

化学工艺流程实验方案设计与评价取材于教材、高于教材，注重创新是近年高考化学试题的一大特点。近年高考综合实验试题往往是在教材实验、演示实验或考生已有实验知识的基础上进行改进，创设新情境，提出新问题，考查考生的创新意识。主要体现在以下几个方面：（1）根据题干给予的新信息，预测实验现象等。（2）药品使用创新、仪器功能拓展、实验操作改进创新和实验操作新途径开辟等。（3）面对新情境，能够正确提取并处理信息(准确提炼规律、严密推理分析、做出合理解释等)。（4）面对新问题，能够全面深入思考，合理优化结构，准确深刻评价等。