Question

10．工业上生产高氯酸（沸点：90°C）时还同时生产了亚氯酸钠，其工艺流程如下：
已知：亚氯酸钠的溶解度随温度的升高而明显增大，且在175°C时分解．
（1）实验室进行过滤操作的常用玻璃仪器有（普通）漏斗、玻璃棒、烧杯．
（2）反应器I中的温度最佳为C（填序号）；操作②的名称为蒸馏．
A.0°C          B.20°C        C.80°C          D.120°C
（3）反应器II中发生反应的离子方程式为2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（4）加快反应器II中反应速率的措施有适当升高温度、增大NaOH溶液的浓度、增大气体（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接触面积等（写出一种措施即可）等．从反应器II中获得NaClO₂粗品的实验操作依次是DF（A）（填序号，下同），获得的粗产品中含少量硫酸钠，进一步提纯的操作名称为B．
A．过滤  B．重结晶  C．蒸馏  D．蒸发浓缩  E．蒸干灼烧  F．冷却结晶  G．萃取分液．

Answer 1

分析 工业上生产高氯酸（沸点：90°C）时还同时生产了亚氯酸钠，其工艺流程为：反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O，NaHSO₄的溶解度随着温度的降低而减小，冷却得到NaHSO₄晶体，滤液通过蒸馏得到HClO₄产品，通入到反应容器Ⅱ中的反应物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，反应的方程式为2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O，
（1）过滤操作的常用玻璃仪器有（普通）漏斗、玻璃棒、烧杯；
（2）反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O；温度太低，反应速率太慢，温度太高不利于NaHSO₄结晶析出，而且会造成高氯酸的损失，因为高氯酸的沸点为90℃，所以温度应＜90℃； 互溶的液体，可根据沸点的不同用蒸馏法分离；
（3）根据流程图可知：反应物有ClO₂+SO₂+NaOH、生成物有NaClO₂，由ClO₂变成ClO₂^-，化合价降低，则SO₂应被氧化生成SO₄^2-，然后根据守恒配平即可；
（4）根据影响化学反应速率的因素可知，加快反应器Ⅱ中反应速率的措施有：适当升高温度[增大NaOH溶液的浓度、增大气体（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接触面积等]；从反应器Ⅱ中获得NaClO₂晶体的实验操作依次是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；要除去NaClO₂粗品中的少量可溶性杂质，进一步提纯的操作为重结晶．

解答 解：（1）过滤操作的常用玻璃仪器有（普通）漏斗、玻璃棒、烧杯，
故答案为：（普通）漏斗、玻璃棒、烧杯；
（2）温度太低，反应速率太慢，温度太高不利于NaHSO₄结晶析出，而且会造成高氯酸的损失，因为高氯酸的沸点为90℃，所以温度应＜90℃，应选C； 互溶的液体，可根据沸点的不同用蒸馏法分离蒸馏，
故答案为：C；蒸馏；
（3）根据流程图可知：反应物有ClO₂+SO₂+NaOH、生成物有NaClO₂，由ClO₂变成ClO₂^-，化合价降低，则SO₂应被氧化生成SO₄^2-，然后根据守恒配平即可；
故答案为：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；  
（4）根据影响化学反应速率的因素可知，加快反应器Ⅱ中反应速率的措施有：适当升高温度、增大NaOH溶液的浓度、增大气体（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接触面积等；从反应器Ⅱ中获得NaClO₂晶体的实验操作依次是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；要除去NaClO₂粗品中的少量可溶性杂质，进一步提纯的操作名称为重结晶，
 故答案为：适当升高温度、增大NaOH溶液的浓度、增大气体（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接触面积等；DF（A）；B．

点评 本题是一道工艺流程题目，考查角度广，难度较大，需要把握住工艺流程的过程，找到解决问题的突破口，运用基本知识、结合最终要得到的产品来解决．