Question

10．在自來(lái)水消毒和工業(yè)上砂糖、油脂的漂白與殺菌過(guò)程中，亞氯酸鈉（NaClO₂）發(fā)揮著重要的作用．下圖是生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：①NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出NaClO₂•3H₂O；
②常溫下，K_sp（FeS）=6.3×10^-18；K_sp（CuS）=6.3×10^-36；K_sp（PbS）=8×10^-28
③Ⅲ裝置中電解硫酸鈉溶液，陽(yáng)極區(qū)生成氧氣同時(shí)產(chǎn)生硫酸，陰極區(qū)生成氫氣同時(shí)產(chǎn)生氫氧化鈉．
（1）I中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO₃^2-+2ClO₃^-+2H⁺=2C1O₂+SO₄^2-+H₂O．
（2）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O晶體的所需操作依次是bdc（填寫序號(hào)）．
a．蒸餾   b．蒸發(fā)濃縮   c．過(guò)濾   d．冷卻結(jié)晶    e．灼燒
（3）印染工業(yè)常用亞氯酸鈉（NaClO₂）漂白織物，漂白織物時(shí)真正起作用的是HClO₂．表是25℃時(shí)HClO₂及幾種常見(jiàn)弱酸的電離平衡常數(shù)：

弱酸	HClO2	HF	H2CO3	H2S
Ka/mol•L-1	1×10-2	6.3×10-4	K1=4.30×10-7 K2=5.60×10-11	K1=9.1×10-8 K2=l.1×10-12

①常溫下，物質(zhì)的量濃度相等的NaClO₂、NaF、NaHCO₃、Na₂S四種溶液的pH由大到小的順序?yàn)閜H（Na₂S）＞pH（NaHCO₃）＞pH（NaF）＞pH（NaClO₂） （用化學(xué)式表示）；
②Na₂S是常用的沉淀劑．某工業(yè)污水中含有等濃度的Cu²⁺、Fe²⁺、Pb²⁺離子，滴加Na₂S溶液后首先析出的沉淀是CuS；常溫下，當(dāng)最后一種離子沉淀完全時(shí)（該離子濃度為10^-5mol•L^-1）此時(shí)體系中的S^2-的濃度為6.3×10^-13mol/L．
（4）Ⅲ裝置中若生成氣體a的體積為1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol．

Answer 1

分析 由流程圖可知反應(yīng)I為NaClO₃、Na₂SO₃在硫酸溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成C1O₂，III中電解質(zhì)是Na₂SO₄，電解Na₂SO₄溶液的本質(zhì)是電解水，陽(yáng)極區(qū)生成氧氣同時(shí)產(chǎn)生硫酸，陰極區(qū)生成氫氣同時(shí)產(chǎn)生氫氧化鈉，所以a氣體是氧氣、b氣體是氫氣、A是NaOH，反應(yīng)Ⅱ?yàn)镃1O₂與雙氧水、NaOH溶液混合反應(yīng)經(jīng)過(guò)濾得到NaClO₂溶液，NaClO₂溶液采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到NaClO₂•3H₂O晶體，據(jù)此分析．
（1）由流程圖可知I中目的是產(chǎn)生C1O₂，SO₃^2-具有還原性，將ClO₃^-還原為C1O₂，自身被氧化為SO₄^2-；
（2）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，一般采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體；
（3）①弱酸的電離平衡常數(shù)越大，酸性越強(qiáng)，反之酸性越弱，酸性越弱，對(duì)應(yīng)鈉鹽中酸根離子水解程度越大，溶液的PH越大；
②根據(jù)三者的溶度積結(jié)合物質(zhì)組成類型相同，溶度積越小，溶解度越小，滴加硫化鈉，相應(yīng)陽(yáng)離子最先沉淀；最后析出沉淀是FeS，根據(jù)溶度積計(jì)算S^2-的濃度；
（4）據(jù)圖知，III中電解質(zhì)是Na₂SO₄，電解Na₂SO₄溶液的本質(zhì)是電解水，陽(yáng)極區(qū)生成氧氣同時(shí)產(chǎn)生硫酸，陰極區(qū)生成氫氣同時(shí)產(chǎn)生氫氧化鈉，則陽(yáng)極上電極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺、陰極電極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，所以a氣體是氧氣、b氣體是氫氣、A是NaOH，根據(jù)電極反應(yīng)計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）由流程圖可知I中目的是產(chǎn)生C1O₂，SO₃^2-具有還原性，將ClO₃^-還原為C1O₂，自身被氧化為SO₄^2-，反應(yīng)的離子方程式為：SO₃^2-+2ClO₃^-+2H⁺=2C1O₂+SO₄^2-+H₂O；故答案為：SO₃^2-+2ClO₃^-+2H⁺=2C1O₂+SO₄^2-+H₂O；
（2）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，一般采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體，所以操作順序?yàn)椋篵dc；
故答案為：bdc；
（3）①根據(jù)電離平衡常數(shù)可知酸性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篐ClO₂＞HF＞H₂CO₃＞HS^-，酸性越弱，對(duì)應(yīng)鈉鹽中酸根離子水解程度越大，溶液的PH越大，故物質(zhì)的量濃度相等各溶液pH關(guān)系為：pH（Na₂S）＞pH（NaHCO₃）＞pH（NaF）＞pH（NaClO₂）；
故答案為：pH（Na₂S）＞pH（NaHCO₃）＞pH（NaF）＞pH（NaClO₂）；
②Ksp（FeS）=6.3×10^-18；Ksp（CuS）=6.3×10^-28；Ksp（PbS）=2.4×10^-28，物質(zhì)組成類型相同，溶度積越小，溶解度越小，滴加硫化鈉，相應(yīng)陽(yáng)離子最先沉淀，故首先析出沉淀是CuS；最后析出沉淀是FeS，當(dāng)最后一種離子沉淀完全時(shí)（該離子濃度為10^-5mol•L^-1），此時(shí)的S^2-的濃度c（S^2-）=$\frac{Ksp（FeS）}{c（Fe{\;}^{2+}）}$=$\frac{6.3×10{\;}^{-18}}{10{\;}^{-5}}$mol/L=6.3×10^-13mol/L；
故答案為：CuS；6.3×10^-13mol/L；
（4）據(jù)圖知，III中電解質(zhì)是Na₂SO₄，電解Na₂SO₄溶液時(shí)，陽(yáng)極區(qū)生成氧氣同時(shí)產(chǎn)生硫酸，陰極區(qū)生成氫氣同時(shí)產(chǎn)生氫氧化鈉，則陽(yáng)極上電極反應(yīng)式為：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，陰極電極反應(yīng)式為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，左邊流出硫酸，所以a氣體是氧氣，b氣體是氫氣、A是NaOH，A在陰極上生成，生成氣體a的電極反應(yīng)式：2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，生成氣體a的體積為1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）即0.05mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.05mol×4=0.2mol；
故答案為：0.2mol．

點(diǎn)評(píng) 本題以學(xué)生比較陌生的亞氯酸鈉制備為載體，考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、氧化還原反應(yīng)原理、物質(zhì)分離提純、鹽類水解、溶度積的有關(guān)計(jì)算與應(yīng)用等，培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，題目難度較大．