Question

(15 分) 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。以下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(shí)間后，生成氫氣和NaClO₃，請寫出陽極的電極反應(yīng)方程式：                                 。
（2）反應(yīng)生成ClO₂氣體需要X酸酸化的原因?yàn)椋?u>                   。X酸為      。
（3）吸收塔內(nèi)的溫度不能過高的原因?yàn)椋?u>           
（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)系如右圖所示。

請寫出pH≤2時(shí)ClO₂與S^2—反應(yīng)的離子方程式：                                      。
（5）第二步向NaClO₃溶液中通SO₂的同時(shí)通入空氣的原因?yàn)椋?u>                          。
（6）從濾液中得到NaClO₂·3H₂O粗晶體的操作步驟為
              、               、              。

Answer 1

(15 分)
(1) Cl^—+6e^—+6OH^—==ClO₃^—+3H₂O（2分）
(2) ClO₂只能在酸性環(huán)境中存在。（2分）   硫酸。（2分）
(3)防止H₂O₂分解（2分）
(4) 2ClO₂+5S^2—+ 8H⁺ ==2Cl^—+5S↓+4H₂O （2分）
(5)稀釋ClO₂氣體，防止爆炸。（2分）
(6)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。（3分）

試題分析：（1）陽極上物質(zhì)得到電子，故電極方程式為Cl^—+6e^—+6OH^—==ClO₃^—+3H₂O。
（2）ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在，即ClO₂氣體只能在酸性環(huán)境中存在，酸為硫酸。
（3）溫度不能過高的原因?yàn)榉乐笻₂O₂分解。
（4）根據(jù)圖中所示，pH≤2時(shí)，ClO₂轉(zhuǎn)化為Cl^—，故離子方程式為2ClO₂+5S^2—+ 8H⁺ ==2Cl^—+5S↓+4H₂O。
（5）ClO₂氣體只能保持在稀釋狀態(tài)下以防止爆炸性分解，故通SO₂的同時(shí)通入空氣的原因?yàn)橄♂孋lO₂氣體，防止爆炸。
（6）晶體的析出一般步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。注意條件的控制。
點(diǎn)評：本題是有關(guān)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和評價(jià)的考查，要求學(xué)生熟悉所實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容及原理，能夠考查同學(xué)們進(jìn)行分析問題、解決問題的能力。