Question

14．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 NaOH溶液是指160g NaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L，其密度約為1.2g/mL．
（1）160g•L^-1 NaOH溶液的質(zhì)量分數(shù)為13.3%．
（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
c．將NaClO₃氧化成ClO₂
（3）ClO₂發(fā)生器中的主要反應(yīng)方程式為2NaClO₃+SO₂=2ClO₂+Na₂SO₄，吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O₂+O₂．
（4）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．除H₂O₂外，還可以選擇的還原劑是a（選填序號）．
a．Na₂O₂                b．Na₂S                c．FeCl₂
（5）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實驗操作依次是b、e、d（選填序號）．
a．蒸餾        b．蒸發(fā)        c．灼燒       d．過濾       e．冷卻結(jié)晶．

Answer 1

分析 本題是過氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程，涉及反應(yīng)器中為了稀釋ClO₂以防止爆炸需要不斷鼓入空氣、反應(yīng)器中的反應(yīng)原理、吸收塔內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)原理等，還探究了混合物的分離、提純的操作；
（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，計算氫氧化鈉溶液的質(zhì)量，即可求出溶液的質(zhì)量分數(shù)；
（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）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，發(fā)生器內(nèi)是利用SO₂還原NaClO₃得ClO₂，同時得到Na₂SO₄，結(jié)合質(zhì)量守恒可寫出反應(yīng)方程式，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；
（4）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；
（5）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1LNaOH溶液的質(zhì)量為1L×1000mL/L×1.2g/mL=1200g，所以該溶液氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{160g}{1200g}×100%$=13.3%，故答案為：13.3%；
（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，故選：b；
（3）根據(jù)流程信息可知，發(fā)生器內(nèi)SO₂還原得NaClO₃得ClO₂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+SO₂=2ClO₂+Na₂SO₄，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=2 NaClO₂+2H₂O+O₂，故答案為：2NaClO₃+SO₂=2ClO₂+Na₂SO₄；2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O₂+O₂；
（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；
（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b、e、d，故答案為：b、e、d．

點評 本題以學(xué)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(xué)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(yīng)相關(guān)知識的運用、有關(guān)實驗操作和簡單實驗設(shè)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．題目有一定的難度．