Question

1．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的消毒劑，主要用于水、砂糖、油脂的漂白與殺菌．下圖是制取亞氯酸鈉的工藝流程：

已知：①NaClO₂的溶解度隨著溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出．
②ClO₂氣體只能保持在稀釋狀態(tài)下以防止爆炸性分解，且需現(xiàn)合成現(xiàn)用．
③ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在．
（1）在無隔膜電解槽中持續(xù)電解一段時間后，生成氫氣和NaClO₃，請寫出陽極的電極反應(yīng)方程式：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O．
（2）反應(yīng)生成ClO₂氣體需要X酸酸化的原因為：ClO₂只能在酸性環(huán)境中存在．X酸為硫酸．
（3）吸收塔內(nèi)的溫度不能過高的原因為：防止H₂O₂分解．
（4）吸收塔內(nèi)ClO₂隨著還原劑的不同和溶液酸堿性的變化可被還原為ClO₂^-或Cl^-．ClO₂被S^2-還原為ClO₂^-、Cl^-的轉(zhuǎn)化率與溶液pH的關(guān)系如下所示．請寫出pH≤2時ClO₂與S^2-反應(yīng)的離子方程式：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O．

（5）第二步向NaClO₃溶液中通SO₂的同時通入空氣的原因為：稀釋ClO₂氣體，防止爆炸．
（6）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的操作步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．

Answer 1

分析 無隔膜電解槽中持續(xù)電解飽和氯化鈉溶液，則電解生成的氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉溶液，通二氧化硫和X酸還原氯酸鈉溶液生成二氧化氯，再用雙氧水、氫氧化鈉吸收反應(yīng)生成亞氯酸鈉，過濾的亞氯酸鈉（NaClO₂）溶液通過蒸發(fā)結(jié)晶得到亞氯酸鈉晶體，
（1）根據(jù)電解池中陽極失去電子結(jié)合產(chǎn)物書寫；
（2）由于ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在，所以只能在酸性環(huán)境中存在，由于在酸性條件下，氯酸鈉容易和鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以X應(yīng)該是硫酸．
（3）H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能過高，其目的是防止H₂O₂分解．
（4）根據(jù)圖象可知，pH≤2時ClO₂被還原為Cl^-，所以該反應(yīng)的離子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O．
（5）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，以防止爆炸；
（6）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，通過過濾得到粗晶體．

解答 解：無隔膜電解槽中持續(xù)電解飽和氯化鈉溶液，則電解生成的氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉溶液，通二氧化硫和X酸還原氯酸鈉溶液生成二氧化氯，再用雙氧水、氫氧化鈉吸收反應(yīng)生成亞氯酸鈉，過濾的亞氯酸鈉（NaClO₂）溶液通過蒸發(fā)結(jié)晶得到亞氯酸鈉晶體，
（1）電解池中陽極失去電子，所以溶液中的氯離子在陽極失去電子，因此反應(yīng)的電極反應(yīng)式是Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，
故答案為：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O；
（2）由于ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在，所以只能在酸性環(huán)境中存在．由于在酸性條件下，氯酸鈉容易和鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以X應(yīng)該是硫酸，故答案為：ClO₂只能在酸性環(huán)境中存在； 硫酸；
（3）H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能過高，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案為：防止H₂O₂分解；
（4）根據(jù)圖象可知，pH≤2時ClO₂被還原為Cl^-，所以該反應(yīng)的離子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O，
故答案為：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O；
（5）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，發(fā)生器中鼓入空氣的作用應(yīng)是稀釋ClO₂，以防止爆炸，
故答案為：稀釋ClO₂氣體，防止爆炸；
（6）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、過濾得到粗晶體，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；過濾．

點(diǎn)評 本題以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識的運(yùn)用、有關(guān)實(shí)驗操作和簡單實(shí)驗設(shè)計能力考察以及在新情境下綜合運(yùn)用知識解決問題的能力，題目有一定的難度．