Question

碘化钠在医疗及食品方面有重要作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N₂H₄·H₂O)为原料制备碘化钠。已知：水合肼具有还原性。回答下列问题：

(1)水合肼的制备有关反应原理为：CO(NH₂)₂(尿素)+NaClO+2NaOH=N₂H₄·H₂O+NaCl+Na₂CO₃

①制备次氯酸钠和氢氧化钠混合液装置的连接顺序为 ________________(按气流方向用小写字母表示)。

②若该实验温度控制不当，反应后测得三颈烧瓶内ClO^-与ClO₃^-的物质的量之比为1:5，则Cl₂与NaOH反应时，被氧化的氯元素与被还原的氯元素物质的量之比为_______________。

③制备水合肼时，应将_____________________滴到 ________________中(填“NaClO溶液”或“尿素溶液”)，且滴加速度不能过快。

(2)碘化钠的制备采用水合肼还原法制取碘化钠固体，其制备流程如图所示：

          

在“还原”过程中，主要消耗反应过程中生成的副产物IO，该过程的化学方程式为 _______________________________________________。

工业上也可用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠，但水合肼还原法制得的产品纯度更高，其原因是 ___________________________________________________________________________________。

(3)测定产品中碘化钠含量的实验步骤

a、称取10.00g样品并溶解，在250mL容量瓶中定容；

b、量取25.00mL待测液于锥形瓶中，然后加入足量的FeCl₃溶液，充分反应后再加入X溶液作指示剂；

c、用0.2100mol·L^-1的Na₂S₂O₃标准液滴定至终点(2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI)，重复实验多次，测得消耗标准液体积为15.00mL。

 ①S₂O的结构式如图所示，其中S*的化合价为____________。

②X溶液为 ___________ ；滴定终点的现象为  __________________。

③该样品中NaI的质量分数为_________。

Answer

ecdabf 3:13 NaClO溶液 尿素溶液 2NaIO3+3N2H4·H2O=3N2↑+2NaI+9H2O 水合肼被氧化后的产物为N2和H2O，不引入杂质 0 淀粉(溶液) 滴入最后一滴Na2S2O3标准液，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复 47.25%

【解析】

(1)根据实验原理及实验装置分析解答；根据氧化还原反应原理分析解答；(2)根据制备流程图分析反应原理，书写化学方程式；(3)根据滴定原理分析指示剂并计算样品的质量分数。

(1)①装置c由二氧化锰和浓盐酸制备氯气，用B装置的饱和食盐水除去HCl气体，为保证除杂充分，导气管长进短出，氯气与NaOH在A中反应制备，为充分反应，从a进去，由D装置吸收未反应的氯气，防止污染空气，故导气管连接顺序为：ecdabf；

②三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为1：5，设ClO-与ClO3-的物质的量分别为1mol、5mol，根据得失电子守恒，生成1molClO-则会生成Cl-1mol，生成5mol ClO3-则会生成Cl-25mol，则被氧化的氯元素为化合价升高的氯元素，物质的量之比为ClO-与ClO3-共1mol+5mol=6mol，被还原的氯元素为化合价降低的氯元素，即为Cl-，有1mol+25mol=26mol，故被氧化的氯元素与被还原的氯元素物质的量之比为6：26=3:13；

③将尿素滴到NaClO溶液中或过快滴加，都会使过量的NaClO溶液氧化水合肼，降低产率，故实验中取适量NaClO溶液逐滴加入到定量的尿素溶液中制备水合肼，滴加顺序不能颠倒，且滴加速度不能过快，防止水合肼被氧化；

(2)根据流程可知，副产物IO3-与水合肼生成NaI和氮气，反应为：2NaIO3+3N2H4·H2O=3N2↑+2NaI+9H2O；N2H4•H2O被氧化后的产物为N2和H2O，不引入杂质，水合肼还原法制得的产品纯度更高；

(3) ①根据S2O的结构式可知，S的平均化合价为+2，中心S的化合价为+4价，S*的化合价为0价；

②实验中滴定碘单质，用淀粉做指示剂，即X为淀粉；滴定终点的现象为滴入最后一滴Na2S2O3标准液，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复；

③根据碘元素守恒，可得关系式：2I-～I2～2Na2S2O3，则n(NaI)=n(Na2S2O3)，故样品中NaI的物质的量为：0.2100mol/L×0.015L×10=0.0315 mol， NaI的质量为：0.0315 mol×150g/mol=4.725g，故其质量分数为×100%=47.25%。