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．以下是過氧化氫法生產(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(dāng)條件下可結(jié)晶析出產(chǎn)品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．
（1）發(fā)生器中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-．發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是c．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強(qiáng)酸性 b．將NaClO₃還原為ClO₂ c．稀釋ClO₂以防止爆炸
（2）吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；吸收塔內(nèi)的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
（3）吸收塔中為防止NaClO₂被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應(yīng)適中．以下還可以選擇的還原劑是a（選填序號）．
a．Na₂O₂            b．Na₂S               c．FeCl₂
（4）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實驗操作依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．

Answer 1

分析 （1）ClO₂發(fā)生器中NaClO₃與SO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂和Na₂SO₄；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；
（2）根據(jù)題目信息并運用氧化還原反應(yīng)理論判斷反應(yīng)物、生成物；根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；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；
（3）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，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(dāng)于H₂O₂；
（4）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）ClO₂發(fā)生器中NaClO₃與SO₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂和Na₂SO₄，其反應(yīng)的離子方程式為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-；
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(yīng)是稀釋ClO₂以防止爆炸，
故答案為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-；c；
（2）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，反應(yīng)方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；
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：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；防止H₂O₂分解；
（3）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，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(dāng)于H₂O₂；Na₂S、FeCl₂還原性較強(qiáng)，而生成物與NaClO₂分離比較困難，
故答案為：a；
（4）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，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．

點評 本題考查物質(zhì)制備，綜合性較強(qiáng)，涉及氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)分離和提純的綜合應(yīng)用，明確物質(zhì)性質(zhì)及實驗基本操作原理是解本題關(guān)鍵，需要學(xué)生較強(qiáng)的綜合能力，難度較大．