Question

【題目】NaClO2 是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，一種生產NaClO2 的工藝如下：

已知：①ClO2是一種強氧化性氣體，濃度大時易分解爆炸。在生產使用時要用稀有氣體或空氣等進行稀釋，同時避免光照、震動等。②NaClO2飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaClO2·33H2O，高于38℃時析出的晶體是NaClO2，高于60℃時NaClO2分解成NaClO3和NaCl。回答下列問題：

(1)最近科學家又在“反應”步驟的基礎上研究出用H2C2O4代替SO2制備ClO2的新方法，該方法的化學方程式為______________________。

(2)獲得產品NaClO2的“操作”包括以下步驟：

①減壓，55℃蒸發結晶；②趁熱過濾；③___________________________④低于60℃干燥，得到產品。

(3)為了測定產品NaClO2的純度，取上述所得產品12.5g溶于水配成1L溶液，取出10.00mL溶液于錐形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，充分反應后(ClO2－被還原為Cl－雜質不參加反應)，加入2~3滴淀粉溶液，用0.25molL﹣1Na2S2O3標準液滴定，達到滴定終點時用去標準液20.00mL，試計算產品NaClO2的純度_________________________(提示：2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)

(4)NaClO2溶液中存在ClO2、HClO2、ClO2－、Cl－四種含氯微粒。經測定 25℃各含氯微粒濃度隨 pH 的變化情況如圖所示(Cl－沒有畫出)

①酸性條件下NaClO2溶液中存在Cl－的原因是_______________________(用離子方程式解釋)。

②pH=5時，NaClO2溶液中ClO2、HClO2、ClO2－、Cl－四種含氯微粒的濃度由大到小的順序是___________________________________________________。

Answer 1

【答案】2NaClO3+H2C2O4+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2↑+2ClO2↑ 用38℃~60℃的溫水洗滌 90.5% 5ClO2-+4H+4ClO2+Cl-+2H2O c(HClO2)>c(ClO2－)>c(ClO2)>c(Cl－)

【解析】

由制備流程可知，NaClO3和SO2在硫酸酸化的條件下反應生成ClO2，其中NaClO3是氧化劑，回收產物為NaHSO4，說明生成硫酸氫鈉，且生成ClO2，根據電荷守恒可得反應的方程式為2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2，選擇NaOH除去食鹽水中的Mg2+選擇碳酸鈉除去Ca2+，電解裝置中陰極ClO2得電子生成ClO2-，陽極Cl-失電子生成Cl2，含H2O2的NaOH溶液吸收ClO2，產物為ClO2-，最后NaClO2溶液結晶、干燥得到產品，以此分析作答。

（1）用硫酸酸化的草酸溶液還原氯酸鈉，反應生成硫酸鈉、CO2、ClO2和水，反應方程式為：2NaClO3+H2C2O4+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2↑+2ClO2↑，

（2）獲得產品NaClO2，由題干信息可知應用38℃~60℃的溫水洗滌；

（3）NaClO2與足量酸化的KI溶液反應，方程式為：ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-，則根據關系NaClO2~2I2~4S2O32-可知NaClO2的物質的量為=1.25×10-3mol，10ml樣品中m(NaClO2)= 1.25×10-3mol×90.5g/mol，因此原樣品中NaClO2的質量分數為×100%=90.5%；

（4）①酸性溶液中NaClO2發生氣化反應生成NaCl和ClO2，離子方程式為：5ClO2-+4H+4 ClO2+Cl-+2H2O；

②由圖象可知，pH=5時，發生的反應為：5ClO2-+4H+4 ClO2+Cl-+2H2O，NaClO2溶液中含氯元素的微粒濃度的大小關系為：c(HClO2)>c(ClO2－)>c(ClO2)>c(Cl－)