Question

15．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌．如圖是過(guò)氧化氫法生產(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純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．③80g•L^-1NaOH溶液是指80gNaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）80g•L^-1NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為2mol/L．
（2）發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是c（選填序號(hào)）．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強(qiáng)酸性b．將NaClO₃氧化成ClO₂．稀釋ClO₂以防止爆炸
（3）從“母液”中可回收的主要物質(zhì)是Na₂SO₄．
（4）吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．
吸收塔的溫度不能超過(guò)20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
（5）在堿性溶液中NaClO₂比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過(guò)量，判斷NaOH是否過(guò)量的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方法是連續(xù)測(cè)定吸收塔內(nèi)溶液的pH．
（6）吸收塔中為防止NaClO₂被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應(yīng)適中．除H₂O₂外，還可以選擇的還原劑是b（選填序號(hào)）
a．Na₂S            b．Na₂O₂              c．FeCl₂
（7）從吸收塔出來(lái)的溶液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次是a、e、c．（選填序號(hào)）．
a．蒸發(fā)濃縮       b．蒸餾      c．過(guò)濾      d．灼燒      e．冷卻結(jié)晶．

Answer 1

分析 根據(jù)流程可知，氯酸鈉（NaClO₂）在酸性條件下被二氧化硫還原成二氧化氯，ClO₂在二氧化硫和空氣混合氣體中不易分解爆炸，在吸收塔中擠入氫氧化鈉溶液和過(guò)氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，
（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．80g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有80gNaOH．令溶液體積為1L，計(jì)算氫氧化鈉的物質(zhì)的量．利用c=$\frac{n}{V}$計(jì)算氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度；
（2）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．據(jù)此解答；
（3）根據(jù)題目信息并運(yùn)用氧化還原反應(yīng)理論判斷反應(yīng)物、生成物；
（4）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成ClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生．據(jù)此書寫方程式，溫度過(guò)高，H₂O₂容易分解；
（5）NaOH過(guò)量則溶液呈堿性，但考慮到該溶液有強(qiáng)氧化性，選擇指示劑或pH試紙檢驗(yàn)會(huì)遇到氧化褪色問(wèn)題，故工業(yè)生產(chǎn)中主要是用pH計(jì)連續(xù)測(cè)定溶液pH；
（6）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，會(huì)將ClO₂還原為更低價(jià)態(tài)產(chǎn)物，影響NaClO₂生產(chǎn)；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產(chǎn)．Na₂O₂溶于水相當(dāng)于H₂O₂；
（7）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體．

解答 解：（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．80g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有80gNaOH．令溶液體積為1L，則80gNaOH的物質(zhì)的量為$\frac{80g}{40g/mol}$=2mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=$\frac{2mol}{1L}$=2mol/L，
故答案為：2mol/L；
（2）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．發(fā)生器中鼓入空氣的作用應(yīng)是稀釋ClO₂以防止爆炸，
故選：c；
（3）根據(jù)流程信息可知，發(fā)生器內(nèi)生成ClO₂，所以一定有NaClO₃→ClO₂化合價(jià)降低，被還原，則二氧化硫被氧化成硫酸鈉，反應(yīng)的方程式為：2NaClO₃+SO₂=2ClO₂↑+Na₂SO₄，ClO₂進(jìn)入吸收塔，則硫酸鈉留在母液中，故從母液中可回收硫酸鈉，
故答案為：Na₂SO₄；
（4）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，反應(yīng)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂；H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過(guò)高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過(guò)20℃，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解；
（5）NaOH過(guò)量則溶液呈堿性，但考慮到該溶液有強(qiáng)氧化性，選擇指示劑或pH試紙檢驗(yàn)會(huì)遇到氧化褪色問(wèn)題，故生產(chǎn)中主要是用pH計(jì)連續(xù)測(cè)定溶液pH，
故答案為：連續(xù)測(cè)定吸收塔內(nèi)溶液的pH；
（6）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，會(huì)將ClO₂還原為更低價(jià)態(tài)產(chǎn)物，影響NaClO₂生產(chǎn)；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產(chǎn)．Na₂O₂溶于水相當(dāng)于H₂O₂，Na₂S、FeCl₂還原性較強(qiáng)，生成物與NaClO₂分離比較困難，
故選：b；
（7）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(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)閍、e、c，
故答案為：a、e、c．

點(diǎn)評(píng) 本題以學(xué)生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過(guò)氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對(duì)濃度概念的理解、對(duì)氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用、有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作和簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力考察以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．題目有一定的難度．