Question

8．工业生产高氯酸时，同时生产了一种常见的重要含氯消毒剂和漂白剂亚氯酸钠（NaClO₂），其工艺流程如下：

已知：
1．NaHSO₄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℃．
请回答下列问题
（1）反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O，冷却的目的是降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄结晶析出，能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是高氯酸的沸点低．
（2）反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为2ClO₂+SO₂+4OH^-═2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（3）通入反应器Ⅱ中的SO₂ 用另一物质H₂O₂ 代替同样能生成NaClO₂，请简要说明双氧水在反应中能代替SO₂ 的原因是H₂O₂有还原性也能把ClO₂还原为NaClO₂
（4）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Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

Answer 1

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．

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）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：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

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．