Question

13．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．以下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^-1 NaOH溶液是指80g NaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L．
（1）80g•L^-1 NaOH溶液的物质的量浓度为2mol/L
（2）发生器中①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  c．稀释ClO₂以防止爆炸
②发生器内离子反应方程式2ClO₃-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-；
（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）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．

Answer 1

分析 本题是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图，考查了质量体积浓度与物质的量浓度之间的换算，此时只要注意结合公式就可完成解答，因纯ClO₂易分解爆炸需要利用空气进行稀释，要关注过氧化氢的稳定性防分解，并合理利用氧化还原反应的理论进行分析解题．
（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）①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；
②ClO₂发生器中NaClO₃与SO₂发生氧化还原反应生成ClO₂和Na₂SO₄；
（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）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．

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）①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，选c，故答案为：c；
②ClO₂发生器中NaClO₃与SO₂发生氧化还原反应生成ClO₂和Na₂SO₄，其反应的化学方程式为2NaClO₃+SO₂=2ClO₂+Na₂SO₄，对应的离子反应方程式为2ClO₃-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-，故答案为：2ClO₃-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-；
（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=2 NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解；
（5）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．

点评 本题考查物质制备，综合性较强，涉及氧化还原反应、物质分离和提纯的综合应用，明确物质性质及实验基本操作原理是解本题关键，需要学生较强的综合能力，难度较大．