Question

【题目】NaClO2 是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，一种生产NaClO2 的工艺如下：

已知：①ClO2是一种强氧化性气体，浓度大时易分解爆炸。在生产使用时要用稀有气体或空气等进行稀释，同时避免光照、震动等。②NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2·33H2O，高于38℃时析出的晶体是NaClO2，高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。回答下列问题：

(1)最近科学家又在“反应”步骤的基础上研究出用H2C2O4代替SO2制备ClO2的新方法，该方法的化学方程式为______________________。

(2)获得产品NaClO2的“操作”包括以下步骤：

①减压，55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③___________________________④低于60℃干燥，得到产品。

(3)为了测定产品NaClO2的纯度，取上述所得产品12.5g溶于水配成1L溶液，取出10.00mL溶液于锥形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，充分反应后(ClO2－被还原为Cl－杂质不参加反应)，加入2~3滴淀粉溶液，用0.25molL﹣1Na2S2O3标准液滴定，达到滴定终点时用去标准液20.00mL，试计算产品NaClO2的纯度_________________________(提示：2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)

(4)NaClO2溶液中存在ClO2、HClO2、ClO2－、Cl－四种含氯微粒。经测定 25℃各含氯微粒浓度随 pH 的变化情况如图所示(Cl－没有画出)

①酸性条件下NaClO2溶液中存在Cl－的原因是_______________________(用离子方程式解释)。

②pH=5时，NaClO2溶液中ClO2、HClO2、ClO2－、Cl－四种含氯微粒的浓度由大到小的顺序是___________________________________________________。

Answer 1

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

【解析】

由制备流程可知，NaClO3和SO2在硫酸酸化的条件下反应生成ClO2，其中NaClO3是氧化剂，回收产物为NaHSO4，说明生成硫酸氢钠，且生成ClO2，根据电荷守恒可得反应的方程式为2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2，选择NaOH除去食盐水中的Mg2+选择碳酸钠除去Ca2+，电解装置中阴极ClO2得电子生成ClO2-，阳极Cl-失电子生成Cl2，含H2O2的NaOH溶液吸收ClO2，产物为ClO2-，最后NaClO2溶液结晶、干燥得到产品，以此分析作答。

（1）用硫酸酸化的草酸溶液还原氯酸钠，反应生成硫酸钠、CO2、ClO2和水，反应方程式为：2NaClO3+H2C2O4+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2↑+2ClO2↑，

（2）获得产品NaClO2，由题干信息可知应用38℃~60℃的温水洗涤；

（3）NaClO2与足量酸化的KI溶液反应，方程式为：ClO2-+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-，则根据关系NaClO2~2I2~4S2O32-可知NaClO2的物质的量为=1.25×10-3mol，10ml样品中m(NaClO2)= 1.25×10-3mol×90.5g/mol，因此原样品中NaClO2的质量分数为×100%=90.5%；

（4）①酸性溶液中NaClO2发生气化反应生成NaCl和ClO2，离子方程式为：5ClO2-+4H+4 ClO2+Cl-+2H2O；

②由图象可知，pH=5时，发生的反应为：5ClO2-+4H+4 ClO2+Cl-+2H2O，NaClO2溶液中含氯元素的微粒浓度的大小关系为：c(HClO2)>c(ClO2－)>c(ClO2)>c(Cl－)