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．以下是過(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．
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．
③80g•L^-1 NaOH溶液是指80g NaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）80g•L^-1 NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為2mol/L
（2）發(fā)生器中①鼓入空氣的作用可能是c（選填序號(hào)）
a．將SO₂氧化成SO₃，增強(qiáng)酸性  b．將NaClO₃氧化成ClO₂  c．稀釋ClO₂以防止爆炸
②發(fā)生器內(nèi)離子反應(yīng)方程式2ClO₃-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-；
（3）從“母液”中可回收的主要物質(zhì)是Na₂SO₄；
（4）吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂，吸收塔的溫度不能超過(guò)20℃，其目的是防止H₂O₂分解；
（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b（選填序號(hào)）
a．Na₂S      b．Na₂O₂ c．FeCl₂．

Answer 1

分析 本題是過(guò)氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖，考查了質(zhì)量體積濃度與物質(zhì)的量濃度之間的換算，此時(shí)只要注意結(jié)合公式就可完成解答，因純ClO₂易分解爆炸需要利用空氣進(jìn)行稀釋，要關(guān)注過(guò)氧化氫的穩(wěn)定性防分解，并合理利用氧化還原反應(yīng)的理論進(jìn)行分析解題．
（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．80g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有80gNaOH．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；
（2）①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；
②ClO₂發(fā)生器中NaClO₃與SO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂和Na₂SO₄；
（3）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；
（4）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成ClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生．據(jù)此書(shū)寫(xiě)方程式，溫度過(guò)高，H₂O₂容易分解；
（5）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，會(huì)將ClO₂還原為更低價(jià)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．

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．80g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有80gNaOH．令溶液體積為1L，則80gNaOH的物質(zhì)的量為$\frac{80g}{40g/mol}$=2mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=$\frac{2mol}{1L}$=2mol/L．
故答案為：2mol/L；
（2）①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，選c，故答案為：c；
②ClO₂發(fā)生器中NaClO₃與SO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂和Na₂SO₄，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+SO₂=2ClO₂+Na₂SO₄，對(duì)應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為2ClO₃-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-，故答案為：2ClO₃-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-；
（3）根據(jù)流程信息可知，發(fā)生器內(nèi)生成ClO₂，所以一定有NaClO₃→ClO₂化合價(jià)降低，被還原，則二氧化硫被氧化成硫酸鈉，反應(yīng)的方程式為：2NaClO₃+SO₂=2ClO₂↑+Na₂SO₄，ClO₂進(jìn)入吸收塔，則硫酸鈉留在母液中，故從母液中可回收硫酸鈉，故答案為：Na₂SO₄；
（4）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；
H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過(guò)高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過(guò)20℃，其目的是防止H₂O₂分解，故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解；
（5）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，會(huì)將ClO₂還原為更低價(jià)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：b．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備，綜合性較強(qiáng)，涉及氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)分離和提純的綜合應(yīng)用，明確物質(zhì)性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)基本操作原理是解本題關(guān)鍵，需要學(xué)生較強(qiáng)的綜合能力，難度較大．