Question

新冠肺炎疫情期间，多种含氯消毒剂如84消毒液、Cl₂、NaClO₂等对病毒均具有很好的消杀作用，其中亚氯酸钠(NaClO₂)在工业上常以ClO₂气体为原料制备，实验室制备亚氯酸钠的装置如图所示(夹持装置已略)。

已知：①控制电压电解饱和食盐水可得到ClO₂；

②Cl₂易溶于CCl₄；

③亚氯酸钠在不同温度下的溶解度如下表所示：

温度℃	20	40	60
溶解度/g	6.2	23.4	48.3

回答下列问题：

(1)装置甲中产生ClO₂的电极反应式为_____________________。

(2)装置乙中CCl₄的作用为________________________________。

(3)装置丙中生成NaClO₂的化学方程式为____________________________。

(4)从装置丙反应后的溶液中获得NaClO₂晶体的步骤如下：

其中步骤①加热到_________________(填现象)时停止加热，步骤②是__________________。

(5)准确称取2.26gNaClO₂粗品，加入盛有20.00mL刚煮沸并冷却过的水、足量10%的稀硫酸和30.00mL质量分数为40%的KI溶液(足量)的碘量瓶中，立即密封并摇晃碘量瓶至试样完全反应，再加入淀粉作指示剂用浓度为3.00mol/L的Na₂S₂O₃溶液滴定(已知整个过程中发生的反应依次为＋4I^－＋4H^＋=2I₂＋Cl^－＋2H₂O，)，

①若三次平行实验测得消耗的Na₂S₂O₃溶液的平均体积为30.00mL，则粗品的纯度为_________________%(保留三位有效数字)，

②若使用的水未煮沸，则测定结果会___________________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

Answer

Cl- -5e- + 2H2O = ClO2↑+ 4H+ 除去ClO2中可能含有的Cl2 2ClO2+2NaOH+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2 溶液表面出现晶膜 冷却结晶 90.1 偏高

【解析】

由题意及装置图可知，装置甲通过控制电压电解饱和食盐水制取ClO2，ClO2中可能含有Cl2，Cl2与NaOH反应可生成次氯酸钠或氯酸钠，故装置乙的作用是除去Cl2；在装置丙中，过氧化氢还原ClO2制取NaClO2，装置丁用于吸收多余的ClO2，防止污染空气。根据NaClO2的溶解度数据可知，其溶解度随温度的变化而变化明显，因此可通过对NaClO2溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到NaClO2晶体，据此分析解答。

(1)装置甲通过控制电压电解饱和食盐水制取ClO2，氯元素化合价升高，发生失电子的氧化反应，则装置甲中产生ClO2的电极反应式为Cl- - 5e- + 2H2O = ClO2↑+ 4H+；

(2)由以上分析知，装置乙中CCl4的作用为除去ClO2中可能含有的Cl2；

(3)装置丙中，过氧化氢还原ClO2制取NaClO2，根据得失电子守恒、元素守恒配平该反应的化学方程式为2ClO2+2NaOH+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；

(4)根据NaClO2的溶解度数据可知，其溶解度随温度的变化而变化明显，因此可通过对NaClO2溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到NaClO2晶体，因此步骤①加热到溶液表面出现晶膜时停止加热，步骤②是冷却结晶；

(5)①由已知反应可得关系式：NaClO2~2I2~4S2O32-，则m(NaClO2)=，则粗品的纯度为；

②若使用的水未煮沸，水中会含有氧气，而氧气也能氧化碘离子生成碘单质，从而使消耗的Na2S2O3溶液的体积增大，则测定结果会偏高。