Question

二氧化氯(ClO₂)是黄绿色易溶于水的气体，熔点－59℃、沸点11℃，但其浓度过高时易发生分解，因此常将其制成NaClO₂固体便于运输和贮存。回答下列问题：

(1)实验室用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备ClO₂：

①电解时发生反应方程式为__________。

②溶液X中大量存在的溶质有__________(填化学式)。

③除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是_________(填标号)。

a．水    b．碱石灰    c．浓硫酸    d．饱和食盐水

(2)实验室中用过氧化氢法将ClO₂制备成NaClO₂固体，其实验装置如图所示。

①A中发生的反应为2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄=2ClO₂↑+O₂↑+Na₂SO₄+2H₂O，仪器A的名称是_______。

②写出制备NaClO₂固体的化学方程式：__________。冰水浴冷却的目的是________。

③空气流速过快或过慢，均会降低NaClO₂的产率，其原因是______________。

④为了测定NaClO₂粗品的纯度，取上述粗产品10.0g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，充分反应(NaClO₂被还原为Cl^-，杂质不参加反应)，加入2～3滴淀粉溶液，用0.20mol·L^-1Na₂S₂O₃标准液滴定，达到滴定达终点时用去标准液20.00mL，试计算NaClO₂粗品的纯度_______。(已知：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI)

Answer

NH4Cl+2HCl3H2+NCl3 NaCl、NaOH c 三颈(口)烧瓶 2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O 减少双氧水分解或减少ClO2的挥发或提高ClO2的溶解度 空气流速过快ClO2反应不充分，空气流速过慢ClO2浓度过高易发生分解 90.5%

【解析】

(1)由生产流程可知氯化铵在盐酸溶液中进行电解，阴极生成氢气，阳极生成NCl3，加入NaClO2溶液反应生成ClO2、NH3、溶液X，X中含Cl-、OH-，由信息可知，ClO2易溶于水，所以不能利用水溶液吸收，氨气为碱性气体，利用性质差异分离提纯；

(2)氯酸钠(NaClO3)在酸性条件下与过氧化氢生二氧化氯，ClO2与氢氧化钠溶液和过氧化氢发生氧化还原反应生成NaClO2，NaClO2的溶解度随温度升高而增大，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到晶体NaClO2•3H2O；结合滴定原理及发生的反应计算产物的纯度。

(1)①氯化铵在盐酸溶液中进行电解，阴极生成氢气，阳极生成NCl3，发生反应方程式为NH4Cl+2HCl3H2+NCl3；

②加入NaClO2溶液反应生成ClO2、NH3、溶液X，X中含Cl-、OH-，则溶质为NaCl、NaOH；

③由信息可知，ClO2易溶于水，所以不能利用水或水溶液吸收，氨气为碱性气体，可与酸反应，则应选用浓硫酸除去ClO2中的NH3，答案选c；

(2)①A中发生的反应为2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O，仪器A的名称是三颈(口)烧瓶；

②根据分析，ClO2与氢氧化钠溶液和过氧化氢发生氧化还原反应生成NaClO2，则制备NaClO2固体的化学方程式：2ClO2+H2O2+2NaOH==2NaClO2+O2↑+2H2O；根据题中信息，ClO2的熔沸点较低，温度过高易挥发，制备NaClO2时使用双氧水，双氧水高温下易分解，导致产率降低，则冰水浴冷却的目的是减少双氧水分解或减少ClO2的挥发或提高ClO2的溶解度；

③空气流速过快ClO2反应不充分，空气流速过慢导致ClO2浓度过高易发生分解；

④含有NaClO2的溶液中加入足量酸化的KI溶液反应，NaClO2被还原为Cl-，离子反应方程式为：ClO2-+4I-+4H+=2I2+Cl-+2H2O，根据2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，可得关系式：ClO2-~2I2~4Na2S2O3，则1L样品的溶液中n(NaClO2)=×n(Na2S2O3)×=×0.20mol·L-1×0.02L×100=0.1mol，则NaClO2粗品的纯度=×100%=90.5%。