Question

【題目】亞氯酸鈉（NaClO2）是一種強氧化性漂白劑，廣泛用于紡織、印染和食品工業(yè)，工業(yè)上生產(chǎn)亞氯酸鈉和高氯酸的工藝流程如下：

已知：NaHSO4的溶解度隨溫度的升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出。請回答下列問題：

(1)NaClO2中氯元素的化合價為_________；某飽和NaCl溶液中含有CaCl2、MgCl2、Na2SO4等雜質(zhì)，通過如下幾個實驗步驟，可制得純凈的食鹽水：①加入稍過量的Na2CO3溶液；②加入稍過量的NaOH溶液；③加入稍過量的BaCl2溶液；④滴入稀鹽酸至無氣泡產(chǎn)生；⑤過濾。正確的操作順序是________。

(2)氣體b是______（填化學(xué)式）；無隔膜電解槽中陽極的電極反應(yīng)式為___________。

(3)反應(yīng)器I中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________，冷卻的目的是___________。

(4)反應(yīng)器II中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________。

(5)常溫下，HClO2的電離平衡常數(shù)Ka=1.07×10-2，反應(yīng)器II中反應(yīng)所得NaClO2溶液（含少量NaOH）的pH=13，則溶液中=__________。

Answer 1

【答案】 ⑴+3 ③②①⑤④（其他合理答案均可）

⑵H2 Cl--6e-+3H2O＝ClO3-+6H+

⑶3NaClO3+3H2SO4＝HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O 降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結(jié)晶析出

⑷2ClO2+ SO2+4OH-＝2ClO2-+ SO42-+2H2O

⑸1.07×1010

【解析】由工藝流程可知，在電解飽和食鹽水時，陽極上溶液中的陰離子Cl-放電生成ClO3-，陰極上溶液中的陽離子H+放電生成H2.飽和食鹽水經(jīng)充分電解后得到氯酸鈉溶液，在反應(yīng)器I中，氯酸鈉溶液經(jīng)濃硫酸酸化發(fā)生了歧化反應(yīng)，生成硫酸氫鈉、二氧化氯和高氯酸。二氧化氯進(jìn)入反應(yīng)器II中被二氧化硫在堿性條件下還原得到亞氯酸鈉。

(1). NaClO2中鈉元素的化合價為+1價，氧元素的化合價為-2價，所以氯元素的化合價為+3；飽和NaCl溶液中含有CaCl2、MgCl2、Na2SO4等雜質(zhì)，要制得純凈的食鹽水，須除去鈣離子、鎂離子和硫酸根。除鈣離子通常用碳酸鈉溶液，除鎂離子通常用氫氧化鈉溶液，除硫酸根通常用氯化鋇溶液，要想使雜質(zhì)離子完全沉淀，所加除雜試劑必須過量一些，過量的氯化鋇也得用碳酸鈉溶液除去，所以碳酸鈉溶液一定要在氯化鋇溶液之后加入，待雜質(zhì)離子完全沉淀后過濾，再向濾液中加入稀鹽酸將過量的碳酸鈉和氫氧化鈉除去即完成了除雜。所以正確的操作順序是③②①⑤④或 ③①②⑤④ 或②③①⑤④。

(2). 氣體b是H2；無隔膜電解槽中陽極的電極反應(yīng)式為Cl--6e-+3H2O＝ClO3-+6H+ 。

(3). 反應(yīng)器I中發(fā)生的反應(yīng)是氯酸鈉經(jīng)濃硫酸酸化發(fā)生歧化反應(yīng)生成HClO4、ClO2和3NaHSO4，化學(xué)方程式為3NaClO3+3H2SO4＝HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O。因為NaHSO4的溶解度隨溫度的升高而增大，所以冷卻的目的是降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結(jié)晶析出。

(4).反應(yīng)器II中發(fā)生的反應(yīng)是二氧化氯被二氧化硫在堿性條件下還原得到亞氯酸鈉，二氧化硫被氧化為硫酸根，離子方程式為2ClO2+ SO2+4OH-＝2ClO2-+ SO42-+2H2O。

(5). )常溫下，HClO2的電離平衡常數(shù)Ka=1.07×10-2，反應(yīng)器II中反應(yīng)所得NaClO2溶液中= = = 1.07×10-2= 1.07×1010。