Question

工业上生产高氯酸时，同时还生成了亚氯酸钠（NaClO₂）．亚氯酸钠常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白与杀菌，其工艺流程如下：

已知：①NaHSO₄溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出．
②高氯酸是至今为止人们已知酸中的最强酸，沸点90℃．
③NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO₂?3H₂O．
请回答下列问题：
（1）反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为

 

，冷却的目的是

 

，能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是

 

．
（2）反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为

 

．
（3）通入反应器Ⅱ中的SO₂用H₂O₂代替同样能生成NaClO₂，请简要说明H₂O₂在反应中能代替SO₂的原因

 

．
（4）Ca（ClO）₂、ClO₂、NaClO₂等含氯化合物都是常用的消毒剂和漂白剂，是因为它们都具有

 

性，请写出工业上用氯气和NaOH溶液生产另一种消毒剂NaClO的离子方程式：

 

．
（5）从滤液中得到的NaClO₂?3H₂O晶体的操作依次是

 

（选填字母）．
a．蒸馏         b．蒸发       c．灼烧        d．过滤      e．冷却结晶
要得到更纯的NaClO₂?3H₂O晶体必须进行的操作是

 

（填操作名称）．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：NaClO₃和浓H₂SO₄在反应器I中反应生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反应器II中与二氧化硫、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠，再得到其晶体；反应器I中得到的溶液通过冷却过滤得到NaHSO₄晶体，滤液为HClO₄，蒸馏得到纯净的HClO₄；
（1）NaClO₃和浓H₂SO₄在反应器I中反应生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄；冷却溶液时会析出NaHSO₄晶体；高氯酸易挥发，蒸馏可以得到高氯酸；
（2）反应器Ⅱ中ClO₂与二氧化硫、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠；
（3）H₂O₂具有还原性，能还原ClO₂；
（4）具有强氧化性的物质能用作消毒剂和漂白剂；氯气和NaOH溶液生成NaCl和次氯酸钠、水；
（5）从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法，通过过滤得到粗晶体．得到的粗晶体经过重结晶可得到纯度更高的晶体．

解答： 解：NaClO₃和浓H₂SO₄在反应器I中反应生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反应器II中与二氧化硫、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠，再得到其晶体；反应器I中得到的溶液通过冷却过滤得到NaHSO₄晶体，滤液为HClO₄，蒸馏得到纯净的HClO₄；
（1）NaClO₃和浓H₂SO₄在反应器I中反应生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，其反应的化学方程式为：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；冷却溶液时会降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄结晶析出；高氯酸的沸点低，易挥发，蒸馏可以得到纯净的高氯酸；
故答案为：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄结晶析出；高氯酸的沸点低；
（2）反应器Ⅱ中ClO₂与二氧化硫、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠，其反应的离子方程式为：2ClO₂+SO₂+4OH^-═2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
故答案为：2ClO₂+SO₂+4OH^-═2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）H₂O₂中O元素为-1价，有还原性，能被强氧化剂氧化，H₂O₂能还原ClO₂，所以入反应器Ⅱ中的SO₂用H₂O₂代替同样能生成NaClO₂；
故答案为：H₂O₂有还原性也能把ClO₂还原为NaClO₂；
（4）具有强氧化性的物质能用作消毒剂和漂白剂，已知Ca（ClO）₂、ClO₂、NaClO₂等含氯化合物都是常用的消毒剂和漂白剂，是因为它们都具有强氧化性；工业上用氯气和NaOH溶液生产次氯酸钠溶液，同时生成NaCl和水，其反应的离子方程式为：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
故答案为：强氧化；Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
（5）从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法，通过过滤得到粗晶体，所以操作顺序为bed；得到的粗晶体经过重结晶可得到纯度更高的晶体；
故答案为：bed；重结晶．

点评：本题以亚氯酸钠制备为背景，考查了学生阅读题目获取信息的能力、对氧化还原反应相关知识的运用、有关实验操作和简单实验设计能力，以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力，题目有一定的难度．