Question

【題目】亞氯酸鈉（NaClO2）是一種強(qiáng)氧化性漂白劑，廣泛用于紡織、印染和食品工業(yè)，工業(yè)上生產(chǎn)亞氯酸鈉和高氯酸的工藝流程如下：

已知：NaHSO4的溶解度隨溫度的升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出。請(qǐng)回答下列問題：

(1)NaClO2中氯元素的化合價(jià)為_________；某飽和NaCl溶液中含有CaCl2、MgCl2、Na2SO4等雜質(zhì)，通過如下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟，可制得純凈的食鹽水：①加入稍過量的Na2CO3溶液；②加入稍過量的NaOH溶液；③加入稍過量的BaCl2溶液；④滴入稀鹽酸至無氣泡產(chǎn)生；⑤過濾。正確的操作順序是________。

(2)氣體b是______（填化學(xué)式）；無隔膜電解槽中陽極的電極反應(yīng)式為___________。

(3)反應(yīng)器I中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________，冷卻的目的是___________。

(4)反應(yīng)器II中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________。

(5)常溫下，HClO2的電離平衡常數(shù)Ka=1.07×10-2，反應(yīng)器II中反應(yīng)所得NaClO2溶液（含少量NaOH）的pH=13，則溶液中=__________。

Answer 1

【答案】 ⑴+3 ③②①⑤④（其他合理答案均可）

⑵H2 Cl--6e-+3H2O＝ClO3-+6H+

⑶3NaClO3+3H2SO4＝HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O 降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結(jié)晶析出

⑷2ClO2+ SO2+4OH-＝2ClO2-+ SO42-+2H2O

⑸1.07×1010

【解析】由工藝流程可知，在電解飽和食鹽水時(shí)，陽極上溶液中的陰離子Cl-放電生成ClO3-，陰極上溶液中的陽離子H+放電生成H2.飽和食鹽水經(jīng)充分電解后得到氯酸鈉溶液，在反應(yīng)器I中，氯酸鈉溶液經(jīng)濃硫酸酸化發(fā)生了歧化反應(yīng)，生成硫酸氫鈉、二氧化氯和高氯酸。二氧化氯進(jìn)入反應(yīng)器II中被二氧化硫在堿性條件下還原得到亞氯酸鈉。

(1). NaClO2中鈉元素的化合價(jià)為+1價(jià)，氧元素的化合價(jià)為-2價(jià)，所以氯元素的化合價(jià)為+3；飽和NaCl溶液中含有CaCl2、MgCl2、Na2SO4等雜質(zhì)，要制得純凈的食鹽水，須除去鈣離子、鎂離子和硫酸根。除鈣離子通常用碳酸鈉溶液，除鎂離子通常用氫氧化鈉溶液，除硫酸根通常用氯化鋇溶液，要想使雜質(zhì)離子完全沉淀，所加除雜試劑必須過量一些，過量的氯化鋇也得用碳酸鈉溶液除去，所以碳酸鈉溶液一定要在氯化鋇溶液之后加入，待雜質(zhì)離子完全沉淀后過濾，再向?yàn)V液中加入稀鹽酸將過量的碳酸鈉和氫氧化鈉除去即完成了除雜。所以正確的操作順序是③②①⑤④或 ③①②⑤④ 或②③①⑤④。

(2). 氣體b是H2；無隔膜電解槽中陽極的電極反應(yīng)式為Cl--6e-+3H2O＝ClO3-+6H+ 。

(3). 反應(yīng)器I中發(fā)生的反應(yīng)是氯酸鈉經(jīng)濃硫酸酸化發(fā)生歧化反應(yīng)生成HClO4、ClO2和3NaHSO4，化學(xué)方程式為3NaClO3+3H2SO4＝HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O。因?yàn)镹aHSO4的溶解度隨溫度的升高而增大，所以冷卻的目的是降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結(jié)晶析出。

(4).反應(yīng)器II中發(fā)生的反應(yīng)是二氧化氯被二氧化硫在堿性條件下還原得到亞氯酸鈉，二氧化硫被氧化為硫酸根，離子方程式為2ClO2+ SO2+4OH-＝2ClO2-+ SO42-+2H2O。

(5). )常溫下，HClO2的電離平衡常數(shù)Ka=1.07×10-2，反應(yīng)器II中反應(yīng)所得NaClO2溶液中= = = 1.07×10-2= 1.07×1010。