Question

3．亞氯酸鈉（NaClO₂）常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是用過(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；
②K_sp（FeS）=6.3×10^-18； K_sp（CuS）=6.3×10^-36；K_sp（PbS）=2.4×10^-28
（1）吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．該工藝流程中的NaClO₃、ClO₂、NaClO₂都是強(qiáng)氧化劑，它們都能和濃鹽酸反應(yīng)制取Cl₂．若用二氧化氯和濃鹽酸制取Cl₂，當(dāng)生成5mol Cl₂時(shí)，通過(guò)還原反應(yīng)制得氯氣的質(zhì)量為71g．
（2）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O晶體的所需操作依次是dc （填寫(xiě)序號(hào)）．
a．蒸餾       b．灼燒       c．過(guò)濾      d．冷卻結(jié)晶     e．蒸發(fā)
（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	HCN	H2S
Ka	1×10-2	6.3×10-4	4.9×10-10	K1=9.1×10-8 K2=1.1×10-12

①常溫下，物質(zhì)的量濃度相等的NaClO₂、NaF、NaCN、Na₂S四種溶液的pH由大到小的順序?yàn)閜H（Na₂S）＞pH（NaCN）＞pH（NaF）＞pH（NaClO₂）（用化學(xué)式表示）；體積相等，物質(zhì)的量濃度相同的NaF、NaCN兩溶液中所含陰陽(yáng)離子總數(shù)的大小關(guān)系為：前者大（填“前者大”“相等”或“后者大”）．
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；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．

Answer 1

分析 （1）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．根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，Cl元素化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，據(jù)此配平書(shū)寫(xiě)方程式；
反應(yīng)中ClO₂是氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，HCl是還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移計(jì)算氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比，據(jù)此確定還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物物質(zhì)的量之比，計(jì)算還原反應(yīng)生成的氯氣，再根據(jù)m=nM計(jì)算；
（2）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．得到的粗晶體經(jīng)過(guò)重結(jié)晶可得到純度更高的晶體；
（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；
NaF、NaCN兩溶液中鈉離子濃度相同，由于陰離子都是-1價(jià)離子，1mol陰離子水解得到1mol氫氧根離子，陰離子的總濃度不變，兩溶液中陰離子總濃度相同，故溶液堿性越強(qiáng)，氫離子濃度越小，含有陰陽(yáng)離子總數(shù)的越��；
②物質(zhì)組成類(lèi)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；根據(jù)溶度積計(jì)算S^2-的濃度．

解答 解：（1）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，反應(yīng)中ClO₂是氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，HCl是還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知4n（ClO₂）=n（HCl），故n（ClO₂）：n（HCl）=1：4，故還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為1：4，故還原反應(yīng)生成的氯氣為5mol×$\frac{1}{5}$=1mol，通過(guò)還原反應(yīng)制得氯氣的質(zhì)量為1mol×71g/mol=71g，
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；71；
（2）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)閐c，故答案為：dc；
（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＞HCN＞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（NaCN）＞pH（NaF）＞pH（NaClO₂），
NaF、NaCN兩溶液中鈉離子濃度相同，由于陰離子都是-1價(jià)離子，1mol陰離子水解得到1mol氫氧根離子，陰離子的總濃度不變，兩溶液中陰離子總濃度相同，溶液為堿性，pH（NaCN）＞pH（NaF），故NaCN溶液堿氫離子濃度較小，含有陰陽(yáng)離子總數(shù)較小，即NaF溶液中陰陽(yáng)離子總數(shù)較大，
故答案為：pH（Na₂S）＞pH（NaCN）＞pH（NaF）＞pH（NaClO₂）；前者大；
②物質(zhì)組成類(lèi)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，F(xiàn)e²⁺最后沉淀，沉淀完全時(shí)該濃度為10^-5mol•L^-1，此時(shí)的S^2-的濃度為$\frac{6.3×10{\;}^{-18}}{10{\;}^{-5}}$mol/L=6.3×10^-13mol/L，
故答案為：CuS；6.3×10^-13mol/L．

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)計(jì)算、物質(zhì)分離提純、鹽類(lèi)水解、溶度積的有關(guān)計(jì)算與應(yīng)用等，是在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力的考查，題目有一定的難度．