Question

19．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種高效氧化劑和優(yōu)質(zhì)漂白劑．一種以氯酸鈉（NaClO₃）為原料制備NaClO₂粗品的工藝流程如圖所示：

已知：
①純ClO₂易分解爆炸，空氣中ClO₂的體積分?jǐn)?shù)在10%以下比較安全；
②NaClO₂在堿性溶液中穩(wěn)定存在，在酸性溶液中迅速分解；
③含水NaClO₂受熱易分解．
（1）試劑A可以選擇a（填字母序號(hào)）．
a．SO₂ 　　     b．濃硝酸　　   c．KMnO₄
（2）下列關(guān)于上述流程的說法中，合理的是ac（填字母序號(hào)）．
a．反應(yīng)Ⅰ進(jìn)行過程中應(yīng)持續(xù)鼓入空氣
b．反應(yīng)Ⅰ后得到的母液中，溶質(zhì)的主要成分是NaCl
c．反應(yīng)Ⅱ中NaOH 應(yīng)過量
（3）反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-═2ClO₂^-+2H₂O+O₂．
（4）已知壓強(qiáng)越大，物質(zhì)的沸點(diǎn)越高．反應(yīng)Ⅱ結(jié)束后采用“減壓蒸發(fā)”操作的原因是在較低溫度蒸發(fā)濃縮，可防止溫度過高NaClO2分解．
（5）NaClO₂變質(zhì)可分解為NaClO₃和NaCl．取等質(zhì)量變質(zhì)前后的NaClO₂試樣均配成溶液，分別與足量FeSO₄溶液反應(yīng)時(shí)，消耗Fe²⁺的物質(zhì)的量相同．（填“相同”，“不同”或“無法判斷”）
（6）中間產(chǎn)物二氧化氯（ClO₂）在生產(chǎn)生活中也有廣泛應(yīng)用．用ClO₂處理泄漏的氰化鈉
（NaCN），得到無毒的NaCl、N₂ 和CO₂．若處理含NaCN 4×10^-5mol•L^-1的廢水 1000L，至少需要ClO₂ 的質(zhì)量為2.7g．
（7）ClO₂是一種高效水處理劑，可用亞氯酸鈉和稀鹽酸為原料制備．寫出該制備反應(yīng)的化學(xué)方程式5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中發(fā)生還原反應(yīng)生成ClO₂和Na₂SO₄，所以試劑A可以用二氧化硫，ClO₂在反應(yīng)器II中與雙氧水、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，再得到其晶體，
（1）根據(jù)上面的分析可判斷試劑A；
（2）根據(jù)信息純ClO₂易分解爆炸，空氣中ClO₂的體積分?jǐn)?shù)在10%以下比較安全，所以要持續(xù)通過量的空氣，NaClO₂在堿性溶液中穩(wěn)定存在，在酸性溶液中迅速分解，所以反應(yīng)Ⅱ中堿要過量，因?yàn)樵噭〢為二氧化硫，NaClO₃被還原成ClO₂，所以反應(yīng)Ⅰ后得到的母液中，溶質(zhì)的主要成分是Na₂SO₄；
（3）反應(yīng)Ⅱ中ClO₂被雙氧水還原成ClO₂^-，根據(jù)元素守恒和電荷守恒書寫的離子方程式；
（4）含水NaClO₂受熱易分解，所以亞氯酸鈉溶液中獲得晶體，溫度不能太高；
（5）取等質(zhì)量變質(zhì)前后的NaClO₂試樣足量FeSO₄溶液反應(yīng)時(shí)，最后氯元素都被還原成氯離子，NaClO₂變質(zhì)可分解為NaClO₃和NaCl，是氯元素的自身氧化還原，根據(jù)電子得失守恒可知，整個(gè)過程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，據(jù)此判斷；
（6）用ClO₂處理泄漏的氰化鈉（NaCN），得到無毒的NaCl、N₂ 和CO₂，根據(jù)電子得失守恒可知關(guān)系式ClO₂～NaCN，根據(jù)NaCN 的物質(zhì)的量，結(jié)合關(guān)系式可計(jì)算出需要ClO₂ 的質(zhì)量；
（7）在酸性條件下，NaClO₂發(fā)生自身氧化還原得ClO₂和aCl，根據(jù)元素守恒和電子得失守恒書寫化學(xué)方程式．

解答 解：NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中發(fā)生還原反應(yīng)生成ClO₂和Na₂SO₄，所以試劑A可以用二氧化硫，ClO₂在反應(yīng)器II中與雙氧水、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，再得到其晶體，
（1）根據(jù)上面的分析可知試劑A為SO₂，故選a；
（2）根據(jù)信息純ClO₂易分解爆炸，空氣中ClO₂的體積分?jǐn)?shù)在10%以下比較安全，所以要持續(xù)通過量的空氣，NaClO₂在堿性溶液中穩(wěn)定存在，在酸性溶液中迅速分解，所以反應(yīng)Ⅱ中堿要過量，因?yàn)樵噭〢為二氧化硫，NaClO₃被還原成ClO₂，所以反應(yīng)Ⅰ后得到的母液中，溶質(zhì)的主要成分是Na₂SO₄，
故選ac；
（3）反應(yīng)Ⅱ中ClO₂被雙氧水還原成ClO₂^-，反應(yīng)的離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-═2ClO₂^-+2H₂O+O₂，
故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-═2ClO₂^-+2H₂O+O₂；
（4）含水NaClO₂受熱易分解，所以亞氯酸鈉溶液中獲得晶體，溫度不能太高，所以反應(yīng)Ⅱ結(jié)束后采用“減壓蒸發(fā)”操作，在較低溫度蒸發(fā)濃縮，可防止溫度過高NaClO2分解，
故答案為：在較低溫度蒸發(fā)濃縮，可防止溫度過高NaClO2分解；
（5）取等質(zhì)量變質(zhì)前后的NaClO₂試樣足量FeSO₄溶液反應(yīng)時(shí)，最后氯元素都被還原成氯離子，NaClO₂變質(zhì)可分解為NaClO₃和NaCl，是氯元素的自身氧化還原，根據(jù)電子得失守恒可知，整個(gè)過程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，所以消耗Fe²⁺的物質(zhì)的量相同，
故答案為：相同；
（6）用ClO₂處理泄漏的氰化鈉（NaCN），得到無毒的NaCl、N₂ 和CO₂，根據(jù)電子得失守恒可知關(guān)系式ClO₂～NaCN，NaCN 的物質(zhì)的量為 4×10^-5mol•L^-1×1000L=0.04mol，結(jié)合關(guān)系式可計(jì)算出需要ClO₂ 的質(zhì)量為0.04mol×67.5g/mol=2.7g，
故答案為：2.7；
（7）在酸性條件下，NaClO₂發(fā)生自身氧化還原得ClO₂和aCl，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O，
故答案為：5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)的工業(yè)設(shè)計(jì)，題目難度中等，本題注意把握物質(zhì)的性質(zhì)，從質(zhì)量守恒的角度以及氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)判斷生成物，為解答該題的關(guān)鍵，也是易錯(cuò)點(diǎn)