Question

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。某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO₂)的研究。

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。Ba(ClO)₂可溶于水。

利用如图所示装置进行实验。

(1)仪器a的名称为____，装置①的作用是____，装置③的作用是______。

(2)装置②中产生ClO₂，涉及反应的化学方程式为________________；装置④中反应生成NaClO₂的化学方程式为_______________。

(3)从装置④反应后的溶液获得晶体NaClO₂的操作步骤为:①减压，55 ℃蒸发结晶；②趁热过滤；③______；④低于60 ℃干燥，得到成品。如果撤去④中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是________。

(4)设计实验检验所得NaClO₂晶体是否含有杂质Na₂SO₄，操作与现象是:取少量晶体溶于蒸馏水，_____________________。

(5)为了测定NaClO₂粗品的纯度，取上述粗产品10.0 g溶于水配成1 L溶液，取出10 mL溶液于锥形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，充分反应后(NaClO₂被还原为Cl^-，杂质不参加反应)，加入2~3滴淀粉溶液，用0.20 mol·L^-1Na₂S₂O₃标准液滴定，达到滴定终点时用去标准液20.00 mL，试计算NaClO₂粗品的纯度_____。(提示:2Na₂S₂O₃+I₂Na₂S₄O₆+2NaI)

Answer

三颈烧瓶 吸收多余的ClO2气体，防止污染环境 防止倒吸(或作安全瓶等其他正确说法) 2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(浓)2ClO2↑+2Na2SO4+H2O 2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2 用38 ℃~60 ℃的温水洗涤 NaClO3和NaCl 滴加几滴BaCl2溶液，若有白色沉淀出现，则含有Na2SO4，若无白色沉淀出现，则不含Na2SO4 90.5%

【解析】(1)仪器a的名称为三颈烧瓶 ，装置①中NaOH溶液的作用是吸收多余的ClO2气体，防止污染环境，ClO2进入装置④，发生反应使装置内压强降低，可能发生倒吸，装置③的作用为防止倒吸；

(2)亚硫酸钠具有还原性，在反应中作还原剂；装置②中产生ClO2的反应是氯酸钠在酸性溶液中氧化亚硫酸钠为硫酸钠，本身被还原为二氧化氯，反应的化学方程式应为：2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；装置④中H2O2在碱性条件下吸收ClO2，反应生成NaClO2的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2；

(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；NaClO2饱和溶液在温度高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl，则如果撤去④中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl；

(4)验所得NaClO2晶体是否含有杂质Na2SO4，实际只要检验晶体的水溶液中是否含有SO42-，具体操作与现象是:取少量晶体溶于蒸馏水，滴加几滴BaCl2溶液，若有白色沉淀出现，则含有Na2SO4，若无白色沉淀出现，则不含Na2SO4；

(5)取上述合成产品10g溶于水配成1L溶液，取出10mL溶液于锥形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，发生ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O，充分反应后加入2～3滴淀粉溶液，溶液变蓝，用0.20mol/L Na2S2O3标准液滴定，发生：2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI，蓝色变为无色，
可得反应的关系式为：ClO2-～2I2～4Na2S2O3，又n(Na2S2O3)=0.20mol/L×0.02L=0.004mol，
则ClO2-～2I2～4Na2S2O3
1       4
n(ClO2-) 0.004mol n(ClO2-)=0.001mol，所以1L溶液中含有：n(NaClO2)=0.001mol×100=0.1mol，则10g合成产品中含有：m(NaClO2)=0.1mol×90.5g/mol=0.905g，NaClO2粗品的纯度为×100%=90.5%。