Question

13．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．
③160g•L ^-1NaOH溶液是指160gNaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）160g•L^-1 NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為4mol/L．若要計(jì)算該溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要的一個條件是該溶液的密度（用文字說明）．
（2）發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是b（選填序號）．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強(qiáng)酸性；b．稀釋ClO₂以防止爆炸；
d．將NaClO₃氧化成ClO₂
（3）吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
（4）在堿性溶液中NaClO₂比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過量，判斷NaOH是否過量的簡單實(shí)驗(yàn)方法是連續(xù)測定吸收塔內(nèi)溶液的pH
（5）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a（選填序號）．
a．Na₂O₂         b．Na₂S          c．FeCl₂
（6）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次是bed（選填序號）．
a．蒸餾b．蒸發(fā)c．灼燒d．過濾e．冷卻結(jié)晶
要得到更純的NaClO₂•3H₂O晶體必須進(jìn)行的操作是重結(jié)晶（填操作名稱）．

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，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，
（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．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，物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的換算公式分析；
（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）則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生．據(jù)此書寫方程式，溫度過高，H₂O₂容易分解；
（4）NaOH過量則溶液呈堿性，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)會遇到氧化褪色問題，故工業(yè)生產(chǎn)中主要是用pH計(jì)連續(xù)測定溶液pH；
（5）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，會將ClO₂還原為更低價態(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；
（6）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，通過過濾得到粗晶體．得到的粗晶體經(jīng)過重結(jié)晶可得到純度更高的晶體．

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．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，則160gNaOH的物質(zhì)的量為$\frac{160g}{40g/mol}$=4mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=$\frac{4mol}{1L}$=4mol/L，物質(zhì)的量濃度c=$\frac{1000×ρ×w%}{M}$，所以計(jì)算該溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要溶液的密度才能計(jì)算得到溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
故答案為：4mol/L；該溶液的密度；
（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．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：b，
故答案為：b；
（3）根據(jù)流程信息可知，H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案為：防止H₂O₂分解；
（4）NaOH過量則溶液呈堿性，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)會遇到氧化褪色問題，故生產(chǎn)中主要是用pH計(jì)連續(xù)測定溶液pH，
故答案為：連續(xù)測定吸收塔內(nèi)溶液的pH；
（5）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，會將ClO₂還原為更低價態(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：a，
故答案為：a；
（6）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，通過過濾得到粗晶體．所以操作順序?yàn)閎ed，得到的粗晶體經(jīng)過重結(jié)晶可得到純度更高的晶體，
故答案為：bed；重結(jié)晶．

點(diǎn)評 本題以學(xué)生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過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、對濃度概念的理解、對氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識的運(yùn)用、有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作和簡單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力考察以及在新情境下綜合運(yùn)用知識解決問題的能力，題目難度中等．