Question

15．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌．如图是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：①NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO₂•3H₂O．②纯ClO₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全．③80g•L^-1NaOH溶液是指80gNaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L．
（1）80g•L^-1NaOH溶液的物质的量浓度为2mol/L．
（2）发生器中鼓入空气的作用可能是c（选填序号）．
a．将SO₂氧化成SO₃，增强酸性b．将NaClO₃氧化成ClO₂．稀释ClO₂以防止爆炸
（3）从“母液”中可回收的主要物质是Na₂SO₄．
（4）吸收塔内的反应的化学方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．
吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
（5）在碱性溶液中NaClO₂比较稳定，所以吸收塔中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单实验方法是连续测定吸收塔内溶液的pH．
（6）吸收塔中为防止NaClO₂被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中．除H₂O₂外，还可以选择的还原剂是b（选填序号）
a．Na₂S            b．Na₂O₂              c．FeCl₂
（7）从吸收塔出来的溶液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶体的实验操作依次是a、e、c．（选填序号）．
a．蒸发浓缩       b．蒸馏      c．过滤      d．灼烧      e．冷却结晶．

Answer 1

分析 根据流程可知，氯酸钠（NaClO₂）在酸性条件下被二氧化硫还原成二氧化氯，ClO₂在二氧化硫和空气混合气体中不易分解爆炸，在吸收塔中挤入氢氧化钠溶液和过氧化氢发生氧化还原反应生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到晶体NaClO₂•3H₂O，
（1）浓度g/L表示1L溶液中所含溶质质量的多少．80g/LNaOH溶液表示1L氢氧化钠溶液含有80gNaOH．令溶液体积为1L，计算氢氧化钠的物质的量．利用c=$\frac{n}{V}$计算氢氧化钠溶液的物质的量浓度；
（2）由信息②可知，纯ClO₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全．据此解答；
（3）根据题目信息并运用氧化还原反应理论判断反应物、生成物；
（4）根据流程信息可知，吸收塔内生成ClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合价降低，被还原；则H₂O₂必定被氧化，有氧气产生．据此书写方程式，温度过高，H₂O₂容易分解；
（5）NaOH过量则溶液呈碱性，但考虑到该溶液有强氧化性，选择指示剂或pH试纸检验会遇到氧化褪色问题，故工业生产中主要是用pH计连续测定溶液pH；
（6）还原性要适中．还原性太强，会将ClO₂还原为更低价态产物，影响NaClO₂生产；方便后续分离提纯，加入试剂不能干扰后续生产．Na₂O₂溶于水相当于H₂O₂；
（7）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．

解答 解：（1）浓度g/L表示1L溶液中所含溶质质量的多少．80g/LNaOH溶液表示1L氢氧化钠溶液含有80gNaOH．令溶液体积为1L，则80gNaOH的物质的量为$\frac{80g}{40g/mol}$=2mol．所以该溶液氢氧化钠的物质的量浓度c（NaOH）=$\frac{2mol}{1L}$=2mol/L，
故答案为：2mol/L；
（2）由信息②可知，纯ClO₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全．发生器中鼓入空气的作用应是稀释ClO₂以防止爆炸，
故选：c；
（3）根据流程信息可知，发生器内生成ClO₂，所以一定有NaClO₃→ClO₂化合价降低，被还原，则二氧化硫被氧化成硫酸钠，反应的方程式为：2NaClO₃+SO₂=2ClO₂↑+Na₂SO₄，ClO₂进入吸收塔，则硫酸钠留在母液中，故从母液中可回收硫酸钠，
故答案为：Na₂SO₄；
（4）根据流程信息可知，吸收塔内生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合价降低，被还原；则H₂O₂必定被氧化，有氧气产生，反应方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂；H₂O₂不稳定，温度过高，H₂O₂容易分解，吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案为：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解；
（5）NaOH过量则溶液呈碱性，但考虑到该溶液有强氧化性，选择指示剂或pH试纸检验会遇到氧化褪色问题，故生产中主要是用pH计连续测定溶液pH，
故答案为：连续测定吸收塔内溶液的pH；
（6）还原性要适中．还原性太强，会将ClO₂还原为更低价态产物，影响NaClO₂生产；方便后续分离提纯，加入试剂不能干扰后续生产．Na₂O₂溶于水相当于H₂O₂，Na₂S、FeCl₂还原性较强，生成物与NaClO₂分离比较困难，
故选：b；
（7）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a、e、c，
故答案为：a、e、c．

点评 本题以学生比较陌生的亚氯酸钠制备为背景，以过氧化氢法制备亚氯酸钠为主线，考察学生阅读题目获取信息的能力、对浓度概念的理解、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考察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．