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．如圖是過氧化氫法生產(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．
③160g•L ^-1NaOH溶液是指160gNaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）160g•L^-1 NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為4mol/L．若要計算該溶液的質(zhì)量分數(shù)，還需要的一個條件是該溶液的密度（用文字說明）．
（2）發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是b（選填序號）．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強酸性；b．稀釋ClO₂以防止爆炸；
d．將NaClO₃氧化成ClO₂
（3）吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
（4）在堿性溶液中NaClO₂比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應維持NaOH稍過量，判斷NaOH是否過量的簡單實驗方法是連續(xù)測定吸收塔內(nèi)溶液的pH
（5）吸收塔中為防止NaClO₂被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應適中．除H₂O₂外，還可以選擇的還原劑是a（選填序號）．
a．Na₂O₂         b．Na₂S          c．FeCl₂
（6）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實驗操作依次是bed（選填序號）．
a．蒸餾b．蒸發(fā)c．灼燒d．過濾e．冷卻結(jié)晶
要得到更純的NaClO₂•3H₂O晶體必須進行的操作是重結(jié)晶（填操作名稱）．

Answer 1

分析 根據(jù)流程可知，氯酸鈉（NaClO₂）在酸性條件下被二氧化硫還原成二氧化氯，ClO₂在二氧化硫和空氣混合氣體中不易分解爆炸，在吸收塔中擠入氫氧化鈉溶液和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，
（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，計算氫氧化鈉的物質(zhì)的量．利用c=$\frac{n}{V}$計算氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度，物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的換算公式分析；
（2）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；
（3）則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生．據(jù)此書寫方程式，溫度過高，H₂O₂容易分解；
（4）NaOH過量則溶液呈堿性，但考慮到該溶液有強氧化性，選擇指示劑或pH試紙檢驗會遇到氧化褪色問題，故工業(yè)生產(chǎn)中主要是用pH計連續(xù)測定溶液pH；
（5）還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態(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溶于水相當于H₂O₂；
（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．得到的粗晶體經(jīng)過重結(jié)晶可得到純度更高的晶體．

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．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，則160gNaOH的物質(zhì)的量為$\frac{160g}{40g/mol}$=4mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=$\frac{4mol}{1L}$=4mol/L，物質(zhì)的量濃度c=$\frac{1000×ρ×w%}{M}$，所以計算該溶液的質(zhì)量分數(shù)，還需要溶液的密度才能計算得到溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)，
故答案為：4mol/L；該溶液的密度；
（2）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是稀釋ClO₂以防止爆炸，
故選：b，
故答案為：b；
（3）根據(jù)流程信息可知，H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案為：防止H₂O₂分解；
（4）NaOH過量則溶液呈堿性，但考慮到該溶液有強氧化性，選擇指示劑或pH試紙檢驗會遇到氧化褪色問題，故生產(chǎn)中主要是用pH計連續(xù)測定溶液pH，
故答案為：連續(xù)測定吸收塔內(nèi)溶液的pH；
（5）還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態(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溶于水相當于H₂O₂．Na₂S、FeCl₂還原性較強，生成物與NaClO₂分離比較困難，故選：a，
故答案為：a；
（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．所以操作順序為bed，得到的粗晶體經(jīng)過重結(jié)晶可得到純度更高的晶體，
故答案為：bed；重結(jié)晶．

點評 本題以學生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應相關知識的運用、有關實驗操作和簡單實驗設計能力考察以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力，題目難度中等．