以Cl2、NaOH、CO(NH2)2(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3,...
问题详情:
以Cl2、NaOH、CO(NH2)2 (尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:
已知:①Cl2+2OH−ClO−+Cl−+H2O是放热反应。
②N2H4·H2O沸点约118 ℃,具有强还原*,能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)如图表示用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取Cl2时,阳极上产生也会产生少量的ClO2的电极反应式:________________________________;电解一段时间,当*极产生标准状况下气体112 mL时,停止电解,则通过阳离子交换膜的阳离子物质的量为________mol。
(2)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时,若温度超过40℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为____________________________________;实验中控制温度除用*水浴外,还需采取的措施是____________________________________。
(3)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如下图所示。NaClO碱*溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_________________;使用冷凝管的目的是_________________________________。
(4)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3,欲测定亚硫**产品的纯度设计如下实验方案,并进行实验。准确称取所得亚硫**样品m g于烧杯中,加入适量蒸馏水配成100 mL待测溶液。移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,用c mol·L-1**KMnO4标准液滴定,至滴定终点。重复2次,测得消耗标准溶液的体积的平均值为V mL(假设杂质不反应)。样品中亚硫**的质量分数为__________(用含m、c、V的代数式表示)。某同学设计的下列滴定方式中,合理的是________(夹持部分略去)(填字母序号)
【回答】
Cl--5e-+2H2O===ClO2↑+4H+ 0.01 3Cl2+6OH−5Cl−+ClO3−+3H2O 缓慢通入Cl2 NaClO碱*溶液 减少水合肼的挥发 126cV/m% BC
【解析】
(1)ClO2是电解饱和NaCl溶液的产物,因为a极通入NaCl饱和溶液,故a为阳极,b为*极,阳极Cl-失去电子,被氧化,生成CLO2;在*极2H2O+2e-=H2OH-,生成112mlH2的同时,生成0.01molOH-,为保持溶液中的电荷守恒,则通过阳离子交换膜的阳离子为0.01mol;
(2)若温度超过40℃,Cl2与NaOH溶液,发生歧化反应,生成NaClO3、NaCl和水,因反应是放热反应,所以除*水浴外,还可以采取缓慢通入*气的方法控制温度;
(3)步骤Ⅱ中的反应为次***碱*溶液与尿素水溶液反应制备水合肼,由于水合肼具有强还原*,能与次***反应生成N2,为防止水合肼被氧化,应逐滴加入NaClO碱*溶液;NaClO碱*溶液与尿素水溶液在110继续反应,水合肼的沸点为118,使用冷凝管的目的是减少水合肼的挥发;
(4)依据2MnO4- + 6H+ + 5SO32- =2Mn2+ +5SO42-+3H2O,结合题中所给的数据计算亚硫**的质量分数,并依试剂*质选择滴定方式;
【详解】
(1)ClO2是电解饱和NaCl溶液的产物,因为a极通入NaCl饱和溶液,故a为阳极,b为*极,阳极Cl-失去电子,被氧化,生成CLO2;阳极上产生ClO2的电极反应式:Cl--5e-+2H2O===ClO2↑+4H+;在*极2H2O+2e-=H2OH-,生成112mlH2的同时,生成0.01molOH-,为保持溶液中的电荷守恒,则通过阳离子交换膜的阳离子为0.01mol;
本题*为:Cl--5e-+2H2O===ClO2↑+4H+,0.01。
(2)若温度超过40℃,Cl2与NaOH溶液,发生歧化反应,生成NaClO3、NaCl和水,离子方程式为:3Cl2+6OH−5Cl−+ClO3−+3H2O;由于反应是放热反应,为了控制温度,除用*水浴外,还可以缓慢的通入Cl2以控制温度;
本题*为:3Cl2+6OH−5Cl−+ClO3−+3H2O,缓慢的通入Cl2。
(3)步骤Ⅱ中,发生反应为次***碱*溶液与尿素水溶液反应制备水合肼,由于水合肼具有强还原*,能与次***反应生成N2,为防止水合肼被氧化,应逐滴加入NaClO碱*溶液,故通过分液漏斗滴加的是NaClO碱*溶液,NaClO碱*溶液与尿素水溶液在110继续反应,水合肼的沸点为118,使用冷凝管的目的是减少水合肼的挥发;
本题*为:NaClO碱*溶液 减少水合肼的挥发。
(4)高锰*钾和亚硫**反应的离子方程式为2MnO4- + 6H+ + 5SO32- =2Mn2+ +5SO42-+3H2O,设mg样品中含有NaSO3的物质的量为x,,则有2:5=4cv:x,,解得x=cvmol,所以NaSO3的质量分数为:= 126cV/m%,因KMnO4显强氧化*,所以应选择*式滴定管,Na2CO3是碱*试剂应选择碱式滴定管,所以BC滴定方式合理;
本题*为:126cV/m%,B C。
知识点:电解原理
题型:填空题
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