Question

亞氯酸鈉（NaClO₂）常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白與殺菌。以下是用過(guò)氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出NaClO₂·3H₂O。
（1）吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________（配平化學(xué)方程式）。該工藝流程中的NaClO₃、ClO₂、NaClO₂都是強(qiáng)氧化劑，它們都能和濃鹽酸反應(yīng)制取Cl₂。若用二氧化氯和濃鹽酸制取Cl₂，當(dāng)生成5 mol Cl₂時(shí)，通過(guò)還原反應(yīng)制得氯氣的質(zhì)量為_(kāi)_______克。
（2）從濾液中得到的NaClO₂·3H₂O晶體的操作依次是__________（填寫(xiě)序號(hào)）。
a.蒸餾      b.灼燒      c.過(guò)濾      d.冷卻結(jié)晶
（3）印染工業(yè)常用亞氯酸鈉（NaClO₂）漂白織物，漂白織物時(shí)真正起作用的是HClO₂。下表是25℃時(shí)HClO₂及幾種常見(jiàn)弱酸的電離平衡常數(shù)：

①常溫下，物質(zhì)的量濃度相等的NaClO₂、NaF、NaCN、Na₂S四種溶液的pH由大到小的順序?yàn)開(kāi)___________；體積相等，物質(zhì)的量濃度相同的NaF、NaCN兩溶液中所含陰陽(yáng)離子總數(shù)的大小關(guān)系為：______________（填“前者大”“相等”或“后者大”）。
②Na₂S是常用的沉淀劑。某工業(yè)污水中含有等濃度的Cu²⁺、Fe²⁺、Pb²⁺離子，滴加Na₂S溶液后首先析出的沉淀是_______；當(dāng)最后一種離子沉淀完全時(shí)（該離子濃度為10^-5mol·L^-1）此時(shí)的S^2-的濃度為_(kāi)___。
已知

Answer 1

（14分）（1）2NaOH+2ClO₂+H₂O₂＝2NaClO₂+2H₂O+O₂↑  71（每空2分，共4分）（2）dc（2分）
（3）①Na₂S＞NaCN＞NaF＞NaClO₂  前者大（每空2分，共4分）
②CuS   6.3×10^－13mol/L（每空2分，共4分）

試題分析：（1）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(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，因此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂＝2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；二氧化氯和濃鹽酸制取Cl₂時(shí)，二氧化氯中氯元素的化合價(jià)從＋4價(jià)降低到0價(jià)，得到4個(gè)電子。氯化氫中氯元素的化合價(jià)從－1價(jià)升高到0價(jià)，失去1個(gè)電子，則根據(jù)電子的得失守恒可知，氧化劑和還原劑大的物質(zhì)的量之比是1:4，還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比也是1:4。因此當(dāng)生成5 mol Cl₂時(shí)，通過(guò)還原反應(yīng)制得氯氣的物質(zhì)的量是1mol，質(zhì)量為71g。
（2）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(guò)過(guò)濾得到粗晶體，所以操作順序?yàn)閐c。
（3）①酸越弱，相應(yīng)的鈉鹽越容易水解，溶液的堿性越強(qiáng)，pH越大。酸的電離平衡常數(shù)越小，酸越弱，所以根據(jù)電離平衡常數(shù)可知，酸性強(qiáng)弱順序是HClO₂＞HF＞H₂S＞HCN＞HS^－，則常溫下，物質(zhì)的量濃度相等的NaClO₂、NaF、NaCN、Na₂S四種溶液的pH由大到小的順序?yàn)镹a₂S＞NaCN＞NaF＞NaClO₂；根據(jù)電荷守恒可知在NaF、NaCN兩溶液中存在c(Na^＋)＋c(H^＋)＝c(OH^－)＋c(F^－)、c(Na^＋)＋c(H^＋)＝c(OH^－)＋c(CN^－)，因此兩溶液中所含陰陽(yáng)離子總數(shù)分別是n(Na^＋)＋n(H^＋)＋n(OH^－)＋n(F^－)＝2 n(Na^＋)＋2n(H^＋)、n(Na^＋)＋n(H^＋)＋n(OH^－)＋n(CN^－)＝2 n(Na^＋)＋2n(H^＋)。在物質(zhì)的量濃度相等的條件下，NaF溶液的堿性弱于NaCN溶液的堿性，則NaF溶液中氫離子的濃度大于NaCN溶液中氫離子的濃度，因此積相等，物質(zhì)的量濃度相同的NaF、NaCN兩溶液中所含陰陽(yáng)離子總數(shù)的大小關(guān)系為前者大。
②根據(jù)溶度積常數(shù)可知，CuS的溶度積常數(shù)最小，所以向含有等濃度的Cu²⁺、Fe²⁺、Pb²⁺離子的溶液中，滴加Na₂S溶液后首先析出的沉淀是CuS。最后析出的是FeS沉淀，當(dāng)溶液中c(Fe²⁺)＝10^-5mol/L時(shí)，根據(jù)FeS的溶度積常數(shù)可知，溶液中c(S^2－)＝＝6.3×10^－13mol/L。