Question

铋酸钠（NaBiO₃）广泛应用于制药业。其粉末呈浅黄色，不溶于冷水，遇沸水或酸则迅速分解。某同学设计如下实验，利用白色且难溶于水的Bi(OH)₃在NaOH溶液中与Cl₂反应制备NaBiO₃，并探究其应用与纯度测定。请按要求回答下列问题：

（1）已知：Bi是N同主族元素，周期序数相差4，则Bi的原子序数为__。

Ⅰ.NaBiO₃的制备，实验装置如图（加热和夹持仪器已略去）

（2）A装置制备的气体是__；B装置的作用是__；补全图中D装置图（并标注试剂名称）___。

（3）C中反应的离子方程式为__。当观察到现象为___时，可以初步判断C中反应已经完成。

（4）反应完成后，处理装置A烧瓶中残留气体需进行的操作：__；为从装置C中获得尽可能多的产品，需进行的操作：__、过滤、洗涤、干燥。

Ⅱ.铋酸钠的应用，检测Mn²⁺

（5）向含有Mn²⁺的溶液中加入铋酸钠，再加入硫酸酸化，溶液变为紫红色，此反应中铋酸钠的作用是__；同学甲再向其中滴加MnSO₄浓溶液，振荡，观察到紫红色褪去，有黑色固体（MnO₂）生成，产生此现象的离子反应方程式为__。

Ⅲ.产品纯度的测定

（6）取上述NaBiO₃（Mr=280）产品ag，加入适量稀硫酸和MnSO₄稀溶液使其完全转化为Bi³⁺，再用bmo1·L^-1的H₂C₂O₄标准溶液滴定，当溶液紫红色恰好褪去时（假设Mn元素完全转化为Mn²⁺），消耗VmL标准溶液。该产品的纯度为__（用含a、b、V的代数式表示）。

Answer

83 Cl2（氯气） 除去HCl同时冷却氯气 Bi(OH)3+3OH-+Na++Cl2=NaBiO3+2Cl-+3H2O C中固体由白色转变为淡黄色且颜色不再加深 关闭K1、K3，打开K2 在冰水中冷却 将Mn2+氧化为MnO 3Mn2++2MnO+2H2O=5MnO2↓+4H+ ×100%

【解析】

A用于制取氯气，浓盐酸具有挥发性导致生成的氯气中含有HCl，HCl极易溶于饱和食盐水，且饱和食盐水能抑制氯气溶解；C中盛放氢氧化铋和氢氧化钠的混合物，与氯气反应生成NaBiO3，氯气有毒，不能直接排放到空气中，但是能和氢氧化钠反应完全消除污染，所以D装置是尾气处理。

（1）Bi是N同主族元素，周期序数相差4，则Bi位于第六周期，第三周期有8种元素，第四、五周期有18种元素，第六周期有32种元素，故其原子序数为7+8+18+18+32=83；

（2）A装置用于制备氯气；由于铋酸钠遇沸水或酸迅速分解，B装置是为了除去HCl同时冷却氯气；D是尾气处理，应盛放氢氧化钠溶液；

故答案为：Cl2（氯气）；除去HCl同时冷却氯气；；

（3）根据已知信息可知，Bi(OH)3在NaOH溶液中与Cl2反应可制备NaBiO3，Bi(OH)3白色且难溶于水，NaBiO3粉末呈浅黄色，不溶于冷水；故装置C中的离子方程式为：Bi(OH)3+3OH-+Na++Cl2=NaBiO3+2Cl-+3H2O；C中固体由白色转变为淡黄色且颜色不再加深时可以初步判断C中反应已经完成；

故答案为：Bi(OH)3+3OH-+Na++Cl2=NaBiO3+2Cl-+3H2O；C中固体由白色转变为淡黄色且颜色不再加深；

（4）反应完成后，处理装置A烧瓶中残留的氯气需要关闭K1、K3，打开K2将NaOH溶液滴入三颈烧瓶中；由于铋酸钠不溶于冷水，为从装置C中获得尽可能多的产品，需在冰水中冷却、过滤、洗涤、干燥；

故答案为：关闭K1、K3，打开K2；在冰水中冷却；

（5）向含有Mn2+的溶液中加入铋酸钠，再加入硫酸酸化，溶液变为紫红色，则有MnO生成，故铋酸钠的作用是将Mn2+氧化为MnO；再向其中滴加MnSO4浓溶液，振荡，观察到紫红色褪去，有黑色固体（MnO2）生成，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为3Mn2++2MnO+2H2O=5MnO2↓+4H+；

故答案为：将Mn2+氧化为MnO；；3Mn2++2MnO+2H2O=5MnO2↓+4H+；

（6）取上述NaBiO3（Mr=280）产品ag，加入适量稀硫酸和MnSO4稀溶液使其完全转化为Bi3+，再用bmo1·L-1的H2C2O4标准溶液滴定，当溶液紫红色恰好褪去时（假设Mn元素完全转化为Mn2+），消耗VmL标准溶液，由， 可知，5NaBiO3~5H2C2O4，则n（NaBiO3）=mol，产品的纯度=×100%=×100%。