Question

9．高氯酸是一種酸性極強(qiáng)的無機(jī)含氧酸，可用于制備高氯酸鹽、人造金剛石提純等方面．查閱資料得到以下有關(guān)高氯酸的信息：

名稱	分子式	外觀	沸點(diǎn)
高氯酸	HClO4	無色液體	130℃

工業(yè)上生產(chǎn)高氯酸的同時(shí)還生產(chǎn)了亞氯酸鈉，工業(yè)流程如圖：

（1）操作①的名稱是過濾，操作②的名稱是蒸餾．
（2）反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O．
（3）反應(yīng)器Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為4OH^-+SO₂+2ClO₂=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（4）若反應(yīng)器Ⅱ中SO₂以H₂O₂代替也可達(dá)到同樣的目，此時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+O₂+2H₂O．
（5）若想得到201 kg的 HClO₄純品，至少需要NaClO₃ 639  kg．
（6）工業(yè)上也可用鉑作陽極、銅作陰極電解鹽酸制得高氯酸，在陽極區(qū)可得到20%的高氯酸．寫出陽極的電極反應(yīng)式（其中鹽酸與高氯酸以化學(xué)式出現(xiàn)）HCl+4H₂O-8e^-=HClO₄+8H⁺．

Answer 1

分析 NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反應(yīng)器II中與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)2ClO₂+SO₂+4NaOH═2NaClO₂+Na₂SO₄+2H₂O；生成亞氯酸鈉，再得到其晶體；反應(yīng)器I中得到的溶液通過冷卻過濾得到NaHSO₄晶體，濾液為HClO₄，蒸餾得到純凈的HClO₄，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）通過操作①得到濾液，則操作①為過濾，濾液為HClO₄，通過操作②得到純凈的HClO₄，由題可知，用蒸餾可將HClO₄從水中分離出；
故答案為：過濾；蒸餾；
（2）NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；
故答案為：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；
（3）反應(yīng)器Ⅱ中ClO₂與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，其反應(yīng)的離子方程式為：4OH^-+SO₂+2ClO₂=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
故答案為：4OH^-+SO₂+2ClO₂=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（4）若反應(yīng)器Ⅱ中SO₂以H₂O₂代替也可達(dá)到同樣的目，則ClO₂與H₂O₂、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，則H₂O₂被氧化為氧氣，離子方程式為：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+O₂+2H₂O；
故答案為：2ClO₂+2OH^-+H₂O₂=2ClO₂^-+O₂+2H₂O；
（5）設(shè)需要NaClO₃x，
根據(jù)方程式3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O，
                 3×106.5g              100.5g
                      x                     201kg
x=639kg；
故答案為：639；
（6）電解鹽酸的電解池中，陽極是Cl^-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的過程，即電極反應(yīng)式為：HCl+4H₂O-8e^-=HClO₄+8H⁺；
故答案為：HCl+4H₂O-8e^-=HClO₄+8H⁺．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)及混合物的分離和提純，為高頻考點(diǎn)，把握流程圖中每一步發(fā)生的反應(yīng)及操作方法是解本題關(guān)鍵，注意結(jié)合題給信息解答，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．