Question

【題目】碘化鈉在醫療及食品方面有重要作用。實驗室用NaOH、單質碘和水合肼(N2H4·H2O)為原料制備碘化鈉。已知：水合肼具有還原性。回答下列問題：

(1)水合肼的制備有關反應原理為：CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOH=N2H4·H2O+NaCl+Na2CO3

①制備次氯酸鈉和氫氧化鈉混合液裝置的連接順序為 ________________(按氣流方向用小寫字母表示)。

②若該實驗溫度控制不當，反應后測得三頸燒瓶內ClO-與ClO3-的物質的量之比為1:5，則Cl2與NaOH反應時，被氧化的氯元素與被還原的氯元素物質的量之比為_______________。

③制備水合肼時，應將_____________________滴到 ________________中(填“NaClO溶液”或“尿素溶液”)，且滴加速度不能過快。

(2)碘化鈉的制備采用水合肼還原法制取碘化鈉固體，其制備流程如圖所示：

在“還原”過程中，主要消耗反應過程中生成的副產物IO，該過程的化學方程式為 _______________________________________________。

工業上也可用硫化鈉或鐵屑還原碘酸鈉制備碘化鈉，但水合肼還原法制得的產品純度更高，其原因是 ___________________________________________________________________________________。

(3)測定產品中碘化鈉含量的實驗步驟

a、稱取10.00g樣品并溶解，在250mL容量瓶中定容；

b、量取25.00mL待測液于錐形瓶中，然后加入足量的FeCl3溶液，充分反應后再加入X溶液作指示劑；

c、用0.2100mol·L-1的Na2S2O3標準液滴定至終點(2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)，重復實驗多次，測得消耗標準液體積為15.00mL。

①S2O的結構式如圖所示，其中S*的化合價為____________。

②X溶液為 ___________ ；滴定終點的現象為 __________________。

③該樣品中NaI的質量分數為_________。

Answer 1

【答案】ecdabf 3:13 NaClO溶液 尿素溶液 2NaIO3+3N2H4·H2O=3N2↑+2NaI+9H2O 水合肼被氧化后的產物為N2和H2O，不引入雜質 0 淀粉(溶液) 滴入最后一滴Na2S2O3標準液，溶液由藍色變為無色，且半分鐘內不恢復 47.25%

【解析】

(1)根據實驗原理及實驗裝置分析解答；根據氧化還原反應原理分析解答；(2)根據制備流程圖分析反應原理，書寫化學方程式；(3)根據滴定原理分析指示劑并計算樣品的質量分數。

(1)①裝置c由二氧化錳和濃鹽酸制備氯氣，用B裝置的飽和食鹽水除去HCl氣體，為保證除雜充分，導氣管長進短出，氯氣與NaOH在A中反應制備，為充分反應，從a進去，由D裝置吸收未反應的氯氣，防止污染空氣，故導氣管連接順序為：ecdabf；

②三頸瓶內ClO-與ClO3-的物質的量之比為1：5，設ClO-與ClO3-的物質的量分別為1mol、5mol，根據得失電子守恒，生成1molClO-則會生成Cl-1mol，生成5mol ClO3-則會生成Cl-25mol，則被氧化的氯元素為化合價升高的氯元素，物質的量之比為ClO-與ClO3-共1mol+5mol=6mol，被還原的氯元素為化合價降低的氯元素，即為Cl-，有1mol+25mol=26mol，故被氧化的氯元素與被還原的氯元素物質的量之比為6：26=3:13；

③將尿素滴到NaClO溶液中或過快滴加，都會使過量的NaClO溶液氧化水合肼，降低產率，故實驗中取適量NaClO溶液逐滴加入到定量的尿素溶液中制備水合肼，滴加順序不能顛倒，且滴加速度不能過快，防止水合肼被氧化；

(2)根據流程可知，副產物IO3-與水合肼生成NaI和氮氣，反應為：2NaIO3+3N2H4·H2O=3N2↑+2NaI+9H2O；N2H4H2O被氧化后的產物為N2和H2O，不引入雜質，水合肼還原法制得的產品純度更高；

(3) ①根據S2O的結構式可知，S的平均化合價為+2，中心S的化合價為+4價，S*的化合價為0價；

②實驗中滴定碘單質，用淀粉做指示劑，即X為淀粉；滴定終點的現象為滴入最后一滴Na2S2O3標準液，溶液由藍色變為無色，且半分鐘內不恢復；

③根據碘元素守恒，可得關系式：2I-～I2～2Na2S2O3，則n(NaI)=n(Na2S2O3)，故樣品中NaI的物質的量為：0.2100mol/L×0.015L×10=0.0315 mol， NaI的質量為：0.0315 mol×150g/mol=4.725g，故其質量分數為×100%=47.25%。