Question

3．高氯酸鈉可作為離子強(qiáng)度劑廣泛應(yīng)用于有機(jī)電化學(xué)工業(yè)．以精制食鹽水等為原料制備高氯酸鈉晶體（NaClO₄•H₂O）的流程如圖：

（1）由粗鹽（含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、Br^-等雜質(zhì)）制備精制鹽水時(shí)可加入NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃等試劑除雜．
①NaOH中所含化學(xué)鍵類型為離子鍵和共價(jià)鍵．
②檢驗(yàn)粗鹽中含有SO₄^2-的操作方法為：取少量粗鹽于試管中加入適量水充分溶解后先用稀鹽酸酸化，再滴加BaCl₂溶液有白色沉淀生成．
③加入Na₂CO₃的作用為除去溶液里的Ba²⁺．
（2）除去溶液中的Br^-可以節(jié)省電解過程中的耗能，其原因?yàn)楸苊釨r^-會(huì)先被氧化，而耗能．
（3）電解Ⅱ的化學(xué)方程式為NaClO₃+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO₄+H₂↑，已知精制食鹽水中NaCl的濃度為a mol/L若要處理10⁶L該食鹽水理論上可制取高氯酸鈉晶體122.5a噸．
（4）步驟3除雜目的是除去少量的NaClO₃雜質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式為SO₂+2ClO₃^-=SO₄^2-+2ClO₂↑．
（5）步驟5氣流干燥時(shí)，溫度須控制在80～100℃的原因?yàn)闇囟冗^高，高氯酸鈉晶體失去結(jié)晶水或高氯酸鈉分解，溫度過低，干燥不充分．

Answer 1

分析 由原料氯化鈉到高氯酸鈉晶體，氯的化合價(jià)升高，而整個(gè)流程中未加強(qiáng)氧化劑，所以通過電解實(shí)現(xiàn)了氯的不同價(jià)態(tài)的轉(zhuǎn)化（電解過程即為氧化還原反應(yīng)），將制得的鹽水一次電解產(chǎn)生氯酸鈉，得到的氯酸鈉溶液進(jìn)行再一次電解，生成高氯酸鈉，然后通入二氧化硫除去其中的氯酸鈉，最后進(jìn)行分離提純得到高氯酸鈉晶體；
（1）①NaOH是離子型化合物，另外氫和氧之間存在共價(jià)鍵；
②SO₄^2-通常是利用稀鹽酸和BaCl₂溶液來檢驗(yàn)；
③Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，向粗鹽配制的溶液里滴加Na₂CO₃溶液可以生成BaCO₃沉淀；
（2）Br^-的還原性比Cl^-強(qiáng)，惰性電極電解食鹽水時(shí)還原性強(qiáng)的更容易被氧化；
（3）可利用原子守恒計(jì)算制取得到的高氯酸鈉晶體的質(zhì)量；
（4）步驟3利用SO₂可除去少量的NaClO₃，得到ClO₂和Na₂SO₄，依據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒配平得到離子反應(yīng)方程式；
（5）高氯酸鈉晶體受熱易分解，步驟5氣流干燥時(shí)，應(yīng)控制溫度不易太高．

解答 解：由原料氯化鈉到高氯酸鈉晶體，氯的化合價(jià)升高，而整個(gè)流程中未加強(qiáng)氧化劑，所以通過電解實(shí)現(xiàn)了氯的不同價(jià)態(tài)的轉(zhuǎn)化（電解過程即為氧化還原反應(yīng)），將制得的鹽水一次電解產(chǎn)生氯酸鈉，得到的氯酸鈉溶液進(jìn)行再一次電解，生成高氯酸鈉，然后通入二氧化硫除去其中的氯酸鈉，最后進(jìn)行分離提純得到高氯酸鈉晶體；
（1）①NaOH晶體中含有離子鍵和共價(jià)鍵，故答案為：離子鍵和共價(jià)鍵；
②為檢驗(yàn)溶液里的SO₄^2-可先用稀鹽酸酸化，再滴加BaCl₂溶液有白色沉淀生成，故答案為：先用稀鹽酸酸化，再滴加BaCl₂溶液有白色沉淀生成；
③滴加Na₂CO₃溶液可以除去溶液里的Ba²⁺，生成BaCO₃沉淀，故答案為：除去溶液里的Ba²⁺；
（2）電解池中陽極左右還原性強(qiáng)的Br^-會(huì)先被氧化，則電解前先除去溶液中的Br^-，故答案為：避免Br^-會(huì)先被氧化，而耗能；
（3）10⁶La mol/LNaCl的食鹽水中NaCl的物質(zhì)的量為a mol/L×10⁶L=a×10⁶mol，依據(jù)原子守恒理論上得到的高氯酸鈉晶體質(zhì)量為：a×10⁶mol×122.5g/mol=1.225a×10⁸g=122.5a噸，故答案為：122.5a；
（4）步驟3利用SO₂可除去少量的NaClO₃發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：SO₂+2ClO₃^-=SO₄^2-+2ClO₂↑；答案為：SO₂+2ClO₃^-=SO₄^2-+2ClO₂↑；
（5）因?yàn)楦呗人徕c在較高溫度下容易分解或失去結(jié)晶水，溫度過低，干燥不充分；所以“氣流干燥”時(shí)溫度應(yīng)控制在80～100℃之間，故答案為：溫度過高，高氯酸鈉晶體失去結(jié)晶水或高氯酸鈉分解，溫度過低，干燥不充分．

點(diǎn)評(píng) 本題以電解精制食鹽水制備高氯酸鈉晶體為載體，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)，為解答該題的關(guān)鍵．