Question

NaCl和NaClO在酸性條件下可發生反應：ClO^－+Cl^－+2H⁺ = Cl₂↑+H₂O，某學習小組擬研究消毒液(主要成分為NaCl和NaClO)的變質情況。
（1）此消毒液中NaClO可吸收空氣中的CO₂生成NaHCO₃和HClO而變質。寫出化學反應方程式                                                                 。
（2）取適量消毒液放在試管中，加入足量一定濃度的硫酸，有氣體放出。通過以下裝置檢驗氣體的成分可以判斷消毒液是否變質。

限選試劑：98%濃硫酸、1%品紅溶液、1.0 mol·L^－1 KI-淀粉溶液、1.0 mol·L^－1NaOH、澄清石灰水、飽和NaCl溶液
請完成下列實驗方案。

所加試劑	預期現象和結論
試管A中加足量①          ； 試管B中加1%品紅溶液； 試管C中加②              。	若A中溶液變藍色，B中溶液不退色，C中溶液變渾濁。則消毒液部分變質； ③                          則消毒液未變質； ④                        則消毒液完全變質。

 
（3）用滴定法測定消毒液中NaClO的濃度。實驗步驟如下：
①量取 25.00mL消毒液放入錐形瓶中，加入過量的a mol·L^－1 Na₂SO₃溶液b mL；
②滴定分析。將c mol·L^－1的酸性KMnO₄溶液裝入           （填酸式或堿式）滴定管中；KMnO₄和剩余的Na₂SO₃發生反應。當溶液由無色變成淺紅色，且保持半分鐘內紅色不退時，停止滴定，記錄數據。重復滴定實驗2次，平均消耗酸性KMnO₄溶液v mL；
滴定過程中涉及的反應有：NaClO + Na₂SO₃ = NaCl+ Na₂SO₄ ；
2KMnO₄ + 5Na₂SO₃+ 3H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + 3H₂O
③計算。消毒液中NaClO的濃度為        mol·L^－1（用含a、b、c、v的代數式表示）。

Answer 1

（16分）
（1）NaClO+CO₂+H₂O==NaHCO₃+HClO （3分）
（2）(共8分)

所加試劑	預期現象和結論
① 1.0mol/L KI-淀粉溶液（2分） ②澄清石灰水（2分）	③若A中溶液變藍色，B中溶液不褪色(無變化)，C中溶液不變渾濁(無變化)，則消毒液未變質（2分） ④若A中溶液不變藍色(無變化)，B中溶液不褪色(無變化)，C中溶液變渾濁則消毒液完全變質（2分）

 
（3）②酸式 （2分）
③（2ab – 5cv）/ 50 （3分）

解析試題分析：（1）依題意，主要反應物為NaClO和CO₂，產物為NaHCO₃和HClO，不存在元素化合價變化，根據觀察法配平可得：NaClO+CO₂+H₂O==NaHCO₃+HClO；（2）消毒液中加入足量稀硫酸時，可能發生的反應為ClO^－+Cl^－+2H⁺=Cl₂↑+H₂O、HCO₃^－+H⁺=CO₂↑+H₂O，則放出的氣體可能含有氯氣、二氧化碳；①A中溶液變藍，由此推斷試管A中加入的是足量1.0mol/LKI—淀粉溶液，因為氯氣與KI能發生置換反應，淀粉遇置換出的單質碘變藍；B中品紅溶液不褪色，說明氯氣完全被A中溶液消耗；②C中變渾濁，說明氣體中一定有二氧化碳氣體，試管C中加入足量澄清石灰水，因為二氧化碳與氫氧化鈣溶液反應生成碳酸鈣沉淀和水；③根據已知現象和結論推斷，若A中溶液變藍色，B中溶液不褪色，C中溶液不變渾濁，則消毒液未變質；④若A中溶液不變藍色，B中溶液不褪色，C中溶液變渾濁，則消毒液完全變質；（3）①②酸性高錳酸鉀溶液顯酸性，因此應該裝入酸式滴定管中；依題意，由于n=c?V，則亞硫酸鈉總的物質的量為ab×10^—3mol，每次滴定消耗的高錳酸鉀為 cv×10^—3mol；由于2KMnO₄+5Na₂SO₃+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+5Na₂SO₄+3H₂O中各物質的系數之比等于物質的量之比，則被高錳酸鉀氧化的亞硫酸鈉為5cv/2×10^—3mol；被次氯酸鈉氧化的亞硫酸鈉為（ab×10^—3—5cv/2×10^—3）mol，由于NaClO+Na₂SO₃=NaCl+Na₂SO₄中各物質的系數之比等于物質的量之比，則次氯酸鈉為（ab×10^—3—5cv/2×10^—3）mol；由于c=n/V、V=0.025L，則次氯酸鈉的物質的量濃度為（ab×10^—3—5cv/2×10^—3）mol÷0.025L ="(2ab" – 5cv)/ 50mol/L。
考點：考查化學實驗方案的設計和測定樣品純度的化學計算，涉及次氯酸鈉溶液與二氧化碳的反應原理、設計實驗方案探究次氯酸鈉溶液是否變質、滴定管的選擇、測定次氯酸鈉溶液的物質的量濃度、物質的量在化學方程式中的應用等。