Question

【題目】I．常溫常壓下，一氧化二氯（Cl2O）為棕黃色氣體。沸點為3.8℃，當溫度高于42℃時，分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并與水反應生成HClO。將氯氣和空氣（不參與反應）按照體積比1：3混合后，通入含水量為8%（質量分數）的碳酸鈉中制備Cl2O，并用水吸收Cl2O（不含Cl2）制備次氯酸溶液。

（1）儀器a的名稱是 ________________。

（2）上述裝置合理的連接順序為 ___ →___ →___ → C →___ →（填裝置下方的大寫字母）。

（3）反應過程中裝置B需要放在冷水中，其目的是________________________________。

（4）裝置C的作用 __________________________________。

（5）制備Cl2O的化學方程式____________________________________________。

（6）此方法相對于用氯氣直接溶于水制備次氯酸溶液的優點主要為_________________。

II．（7）探究NO與Na2O2反應的產物。

假設1：產物只有NaNO2；

假設2：__________；

假設3：產物為NaNO3和NaNO2的混合物。

為驗證反應產物，該小組同學準確稱取反應后的固體3.50 g，用煮沸并冷卻后的蒸餾水配成100.00 mL溶液，取10.00 mL溶液于錐形瓶中，用0.200 0 mol·L-1KMnO4溶液(硫酸酸化)滴定，共消耗KMnO4溶液10 mL。滴定過程中發生反應的離子方程式為_______________，反應產物中NaNO2的質量分數為_________(保留四位有效數字)。

Answer 1

【答案】三頸燒瓶 A D B E 防止反應放熱后溫度過高導致Cl2O分解 除去Cl2O中的Cl2 2Cl2 + Na2CO3=Cl2O + 2NaCl + CO2或2Cl2 + Na2CO3 + H2O =Cl2O + 2NaCl +H2 CO3或2Cl2 + Na2CO3 + H2O =Cl2O + 2NaCl +NaHCO3 制得的次氯酸溶液純度較高（濃度較大） 產物只有NaNO3 2MnO4—+5NO2—+6H+=5NO3—+2Mn2++3H2O 98.57%

【解析】

I．根據實驗目的，要將Cl2和空氣混合通入含Na2CO3溶液中制備Cl2O ，應先用裝置A制備Cl2，再通過裝置D除去混合氣體中的HCl氣體，同時混入空氣，將混合氣體通入裝置B，在裝置B中發生制備Cl2O 的反應；然后將制取的Cl2O氣體先通入裝置C，以除去Cl2雜質氣體，最后通過裝置E制取次氯酸溶液。

II．由化合價變化可知，NO與Na2O2反應可能生成NaNO2或NaNO3或NaNO3和NaNO2的混合物；NaNO2中N元素為+3價，能被酸性KMnO4溶液氧化為NaNO3，根據方程式和題給數據計算反應產物中NaNO2的質量分數。

I．（1）儀器a的名稱是三頸燒瓶，故答案為：三頸燒瓶；

（2）根據實驗目的，要將Cl2和空氣混合通入含Na2CO3溶液中制備Cl2O ，應先用裝置A制備Cl2，再通過裝置D除去混合氣體中的HCl氣體，同時混入空氣，將混合氣體通入裝置B，在裝置B中發生制備Cl2O 的反應；然后將制取的Cl2O氣體先通入裝置C，以除去Cl2雜質氣體，最后通過裝置E制取次氯酸溶液，故裝置的連接順序為A、D、B、C、E，故答案為：A；D；B；E；

（3）已知Cl2O 在42℃以上會分解生成Cl2和O2，因此反應過程中，裝置B需放在冷水中，防止反應放熱后溫度過高導致Cl2O分解，故答案為：防止反應放熱后溫度過高導致 Cl2O 分解；

（4）氯氣屬于非極性分子，易溶于非極性的有機溶劑四氯化碳，所以裝置 C 的作用是除去 Cl2O 中的Cl2，故答案為：除去 Cl2O 中的 Cl2；

（5）氯氣與碳酸鈉溶液發生歧化反應，其中氯元素從0價變為+1價和-1價，生成Cl2O和NaCl，反應的方程式為：2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋2NaCl＋CO2(或 2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3)，故答案為：2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋2NaCl＋CO2(或 2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3)；

（6）氯氣直接溶于水反應生成鹽酸和次氯酸的反應為可逆反應，制備的次氯酸濃度較低，并且有鹽酸雜質，而用此方法制備次氯酸溶液純度較高、濃度較大，故答案為：制得的次氯酸溶液純度較高（濃度較大）；

II．（7）由化合價變化可知，NO與Na2O2反應可能生成NaNO2或NaNO3或NaNO3和NaNO2的混合物，故答案為：NaNO3；

NaNO2中N元素為+3價，能被酸性KMnO4溶液氧化為NaNO3，離子反應為2MnO4-+5NO2-+6H+

=5NO3-+2Mn2++3H2O，滴定過程中消耗KMnO4的物質的量是2×10-3mol，根據方程式可知參加反應的NaNO2的物質的量為5×10-3mol，質量為5×10-3mol×69g/mol=0.345g，被滴定的10mL溶液中含有0.35g反應后的固體，則反應產物中NaNO2的質量分數為0.345g÷0.35g

×100%=98.57%，故答案為：2MnO4-+5NO2-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O；98.57%。