Question

10．工業(yè)上生產(chǎn)高氯酸時，還同時生產(chǎn)一種常見的重要含氯消毒劑和漂白劑亞氯酸鈉（NaClO₂），工藝流程如下：
已知：①NaHSO₄溶解度隨溫度的升高而增大，適當條件下可結(jié)晶析出．
②高氯酸是至今為止人們已知酸中的最強酸，沸點90℃．請回答下列問題：
（1）冷卻的目的是降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄結(jié)晶析出，能用蒸餾法分離出高氯酸的原因是高氯酸的沸點低．反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄（濃）═HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O，
（2）反應(yīng)器Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（3）通入反應(yīng)器Ⅱ中的SO₂用另一物質(zhì)H₂O₂代替，同樣能生成NaClO₂，雙氧水此時體現(xiàn)了還原性．
（4）Ca（ClO）₂、ClO₂、NaClO、NaClO₂等含氯化合物都是常用的消毒劑和漂白劑是因為它們都具有強氧化性，請寫出工業(yè)上用氯氣和NaOH溶液生產(chǎn)另一種消毒劑NaClO的離子方程式Cl₂+2OH^-═ClO^-+Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反應(yīng)器II中與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，再得到其晶體；反應(yīng)器I中得到的溶液通過冷卻過濾得到NaHSO₄晶體，濾液為HClO₄，蒸餾得到純凈的HClO₄；
（1）在反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的可根據(jù)加入的原料有NaClO₃、濃硫酸，生成物有ClO₂氣體、NaHSO₄、HClO₄溶液，依據(jù)書寫化學方程式的規(guī)則書寫出化學反應(yīng)方程式：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O，同時將反應(yīng)后的容器內(nèi)的溶液冷卻，有NaHSO₄晶體析出，又得到HClO₄溶液，說明硫酸氫鈉的溶解度隨溫度的降低而減小，使硫酸氫鈉從溶液中結(jié)晶析出，過濾后再將濾液蒸發(fā)既得到純凈的HClO₄，說明高氯酸的沸點低；
（2）根據(jù)通入到反應(yīng)容器Ⅱ中的反應(yīng)物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，氯的化合價由+4價變成了+3價，得到電子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理硫應(yīng)失電子，由+4價變成+6價，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理的氧化劑得到電子總數(shù)等于還原劑失去電子的總數(shù)，書寫出氧化還原反應(yīng)方程式：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）如果將反應(yīng)器Ⅱ中的SO₂ 用H₂O₂ 代替同樣能生成NaClO₂，說明變換物質(zhì)后，氧化還原反應(yīng)照樣能發(fā)生生成NaClO₂，也就說明H₂O₂也具有還原性，也能把ClO₂還原為NaClO₂；
（4）消毒劑和漂白劑的消毒原理和漂白原理是利用它們的強氧化性來達到目的．根據(jù)教材知識工業(yè)上制取漂白粉是用氯氣與消石灰反應(yīng)得到的，其反應(yīng)原理為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

解答 解：（1）將反應(yīng)生成物的混合溶液冷卻得到NaHSO₄晶體，說明硫酸氫鈉的溶解度隨溫度的降低而減小，過濾后，將濾液蒸發(fā)得到純凈的HClO₄，說明高氯酸的沸點低，另外根據(jù)加入到反應(yīng)器Ⅰ中的原料有NaClO₃、濃硫酸，生成物有ClO₂氣體、NaHSO₄、HClO₄溶液．依據(jù)書寫化學方程式的規(guī)則，即發(fā)生化學反應(yīng)時滿足原子的種類和數(shù)目不變，書寫出化學反應(yīng)方程式為：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O，
故答案為：降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄結(jié)晶析出；高氯酸的沸點低；3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O；
（2）根據(jù)通入到反應(yīng)容器Ⅱ中的反應(yīng)物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，氯的化合價由+4價變成了+3價，得到電子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理硫應(yīng)失電子，由+4價變成+6價，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理的氧化劑得到電子總數(shù)等于還原劑失去電子的總數(shù)，則氧化還原反應(yīng)方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）如果將反應(yīng)器Ⅱ中的SO₂ 用H₂O₂ 代替同樣能生成NaClO₂，說明變換物質(zhì)后，氧化還原反應(yīng)照樣能發(fā)生生成NaClO₂，也就說明H₂O₂也具有還原性，也能把ClO₂還原為NaClO₂，故答案為：還原；
（4）消毒劑和漂白劑的消毒原理和漂白原理是利用它們的強氧化性來達到目的．根據(jù)教材知識工業(yè)上制取漂白粉是用氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)得到的，其反應(yīng)原理為Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O，故答案為：強氧化性；Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

點評 本題是一道化工生產(chǎn)過程中的工藝流程，需要把握住工藝流程的過程，找到解決問題的突破口，運用基本知識、結(jié)合最終要得到的產(chǎn)品來解決，要將教材所學到的基本知識應(yīng)用到實際解決問題中去，要求基礎(chǔ)知識掌握牢固，同時又能將基礎(chǔ)知識應(yīng)用實際應(yīng)用中