《2025年赢在微点化学》

命题点1 消毒剂的制备
物质的制备实验一直以来都是重点，这类试题综合性较强，高考中可能会以消毒剂为载体设计制备实验，整合实验基本操作、化学计算等考点。
【应用1】依据研究，含氯消毒剂可以有效灭活病毒。二氧化氯（$ClO_{2}$）是一种高效消毒灭菌剂，但其稳定性较差，可转化为 $NaClO_{2}$ 保存，制备 $NaClO_{2}$ 晶体的工艺流程如图所示：

已知：①$ClO_{2}$ 极不稳定，温度稍高、浓度稍大则发生爆炸性分解，一般用稀有气体或空气稀释使其浓度在 10％以下以防爆炸。
②$NaClO_{2}$ 在较低温度下溶解度很大，$NaClO_{2}$ 饱和溶液在温度低于 38℃时析出的晶体是 $NaClO_{2} \cdot 3H_{2}O$，高于 38℃时析出的晶体是 $NaClO_{2}$，加热中性的 $NaClO_{2}$ 溶液至 150℃以上 $NaClO_{2}$ 分解生成 $NaClO_{3}$ 和 $NaCl$。
（1）步骤1中，生成 $ClO_{2}$ 的离子方程式是____________________，通入空气的作用是______________________________。
（2）方法1中，反应的离子方程式是____________________。
（3）方法2中，$NaClO_{2}$ 在________（填“阴极”或“阳极”）生成。
（4）步骤3中从 $NaClO_{2}$ 溶液中获得 $NaClO_{2}$ 晶体的操作是____________________。
（5）为测定制得的 $NaClO_{2}$ 晶体中 $NaClO_{2}$ 的质量分数，进行如下实验：
①称取 $a$ g 样品于烧杯中，加入适量蒸馏水溶解后加过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，振荡使其充分反应。将所得混合液配成 100 mL 待测溶液。
②移取 25.00 mL 待测溶液于锥形瓶中，用 $b$ mol·$L^{-1}$ $Na_{2}S_{2}O_{3}$ 标准溶液滴定至终点。平行滴定 3 次，测得消耗 $Na_{2}S_{2}O_{3}$ 标准溶液的平均体积为 $c$ mL（已知：$I_{2} + 2S_{2}O_{3}^{2 - } = 2I^{-} + S_{4}O_{6}^{2 - }$），则样品中 $NaClO_{2}$ 的质量分数为________（用含 $a$、$b$、$c$ 的代数式表示）。在滴定操作正确无误的情况下，测定结果偏高，可能的原因是____________________（用离子方程式和文字表示）。
（6）使用 $NaClO_{2}$ 时，加入稀盐酸即可迅速得到 $ClO_{2}$。但若加入的盐酸浓度过大，则气体产物中 $Cl_{2}$ 的含量会增大，原因是____________________。

答案：
(1)$2ClO_{3}^{-}+SO_{2}=SO_{4}^{2 -}+2ClO_{2}$ 稀释产生的$ClO_{2}$，防止其发生爆炸性分解
(2)$2ClO_{2}+H_{2}O_{2}+2OH^{-}=2ClO_{2}^{-}+O_{2}+2H_{2}O$
(3)阴极
(4)保持温度高于$38^{\circ}C$低于$150^{\circ}C$蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
(5)$\frac{9.05bc}{a}\%$ $4H^{+}+4I^{-}+O_{2}=2I_{2}+2H_{2}O$，滴定时消耗$Na_{2}S_{2}O_{3}$标准溶液体积增大，测定结果偏高
(6)盐酸浓度过大，$NaClO_{2}$的氧化性、$HCl$的还原性均增强，二者可发生反应生成氯气
解析
(1)分析题中流程图知，利用$NaClO_{3}$、$SO_{2}$在酸性条件下制备$ClO_{2}$，氯元素化合价降低，$NaClO_{3}$作氧化剂，$SO_{2}$作还原剂，氧化产物为$SO_{4}^{2 -}$，还原产物为$ClO_{2}$。结合得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可写出离子方程式。从已知①知，二氧化氯浓度较大时易发生爆炸性分解，通入空气可稀释二氧化氯，避免发生事故。
(2)由题图知，方法1利用$NaOH$、$H_{2}O_{2}$、$ClO_{2}$制备$NaClO_{2}$，$ClO_{2}\to NaClO_{2}$过程中氯元素化合价降低，则$H_{2}O_{2}$作还原剂，氧化产物为$O_{2}$，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可写出离子方程式。
(3)$ClO_{2}\to NaClO_{2}$过程中氯元素化合价降低，发生还原反应，所以应在阴极上获得$NaClO_{2}$。
(4)由已知②知，温度高于$38^{\circ}C$时，析出的晶体是$NaClO_{2}$，加热中性$NaClO_{2}$溶液到$150^{\circ}C$以上$NaClO_{2}$分解生成$NaClO_{3}$和$NaCl$，且$NaClO_{2}$在较低温度下溶解度很大，所以步骤3中的操作是保持温度高于$38^{\circ}C$低于$150^{\circ}C$蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥。
(5)$ClO_{2}^{-}\to Cl^{-}$过程中氯元素的化合价由$ + 3$价变为$-1$价，$S_{2}O_{3}^{2 -}\to S_{4}O_{6}^{2 -}$过程中可看作硫元素的化合价由$ + 2$价变为$+\frac{5}{2}$价，整个过程中碘元素的化合价保持不变。根据得失电子守恒得$4n(NaClO_{2})=n(Na_{2}S_{2}O_{3})$，$25.00\ mL$待测溶液中$n(NaClO_{2})=\frac{1}{4}bc\times10^{-3}\ mol$，则$100\ mL$待测溶液中含有的$NaClO_{2}$的质量为$\frac{100\ mL}{25.00\ mL}\times\frac{1}{4}bc\times10^{-3}\ mol\times90.5\ g\cdot mol^{-1}=90.5bc\times10^{-3}\ g$，所得$NaClO_{2}$晶体中$NaClO_{2}$的质量分数为$\frac{90.5bc\times10^{-3}}{a}\times100\%=\frac{9.05bc}{a}\%$。在还原亚氯酸钠过程中，振荡时间长，部分$I^{-}$被$O_{2}$氧化生成$I_{2}$，滴定时消耗$Na_{2}S_{2}O_{3}$标准溶液体积增大，测定结果偏高。
(6)从氧化性和还原性与浓度关系角度分析，盐酸浓度增大，亚氯酸钠的氧化性增强，$HCl$的还原性也增强，二者可发生归中反应$NaClO_{2}+4HCl=NaCl + 2Cl_{2}\uparrow+2H_{2}O$。