Question

亚氯酸钠(NaClO₂)是一种重要的消毒剂，可用ClO₂为原料制取。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：饱和NaClO₂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(ClO₂)₂可溶于水。

利用图所示装置进行实验。

(1)装置①的作用是___________________，装置③的作用是________________。

(2)装置②中制备ClO₂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反应后的溶液中获得NaClO₂晶体的操作步骤为：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10.0 g上述初产品溶于水配成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^-1的Na₂S₂O₃标准液滴定，重复2次，平均消耗Na₂S₂O₃溶液20.00 mL，计算得NaClO₂粗品的纯度为_____。(提示：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI)。

Answer

吸收多余的ClO2气体，防止污染环境 防止倒吸(或作安全瓶等) 2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(浓)= 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O 2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+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 （2分） 90.5%

【解析】

(1)装置②中产生的ClO2，装置①可以吸收未反应的ClO2，防止逸出污染空气；装置③是安全瓶，可以防止倒吸；综上所述，本题答案是：吸收多余的ClO2气体，防止污染环境； 防止倒吸(或作安全瓶等) 。

(2)亚硫酸钠具有还原性，氯酸钠具有氧化性，在酸性环境下二者发生氧化还原反应生成ClO2，化学方程式为：2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；在装置④中ClO2得到电子被还原变为NaClO2，H2O2失去电子，表现还原性，反应的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2。综上所述，本题答案是：2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2。

(3)从溶液中制取晶体，一般采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，根据题给信息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知，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用38℃~60℃的温水洗涤；④低于60℃干燥，得到成品。如果撤去④中的冷水浴，由于温度高，可能导致NaClO2分解成NaClO3和NaCl，所以产品中混有的杂质是NaClO3和NaCl。综上所述，本题答案是：用38~60 ℃的温水洗涤；NaClO3和NaCl。

(4)检验所得NaClO2晶体是否含有杂质Na2SO4，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 ；综上所述，本题答案是：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) ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O，用Na2S2O3标准液滴定，发生反应:2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI，可得反应的关系式为: ClO2--2I2-4Na2S2O3，又n(Na2S2O3)=0.2 mol·L-1×0.02 L=0.004 mol，得n(ClO2-)=0.001 mol，所以1L溶液中含有:n(NaClO2)=0.001 mol×100=0.1mol，则10.0 g NaClO2粗品中含有:m(NaClO2)=0.1 mol×90.5 g·mol-1=9.05 g，则w(NaClO2)=9.05/10.0×100%=90.5%。综上所述，本题答案是：90.5%。