Question

2．许多含氯物质与生活密切相关，如HClO、ClO₂、NaClO₂等都是重要的杀菌消毒剂和漂白剂．其中制备NaClO₂的工业流程如图所示：

请回答下列问题：
（1）反应器I中反应的氧化剂是NaClO₃．
（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能用H₂O₂代替，请简要说明理由H₂O₂有还原性也能把ClO₂还原为NaClO₂．
（4）为了测定NaClO₂粗品的纯度，取上述粗产品10.0g溶于水配成1L溶液，取出10mL，溶液于锥形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液．充分反应后（NaClO₂被还原为Cl^-，杂质不参加反应），加入2～3滴淀粉溶液，用0.20mol•L^-1Na₂S₂O₃标准液滴定，达到滴定达终点时用去标准液20.00mL，试计算NaClO₂粗品的纯度90.5%．（提示：2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI）

Answer 1

分析 根据题中流程，发生器中NaClO₃在酸性条件下被还原成ClO₂，在吸收塔中ClO₂在碱性条件下被二氧化硫还原成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．
（1）根据加入到反应器Ⅰ中的原料有NaClO₃、浓硫酸、Na₂SO₃，生成物有ClO₂气体根据反应物和生成物的化合价的变化，有元素化合价降低的反应物为氧化剂；
（2）根据通入到反应容器Ⅱ中的反应物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，氯的化合价由+4价变成了+3价，得到电子，根据氧化还原反应的原理硫应失电子，由+4价变成+6价，根据氧化还原反应原理的氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子的总数，书写出氧化还原反应方程式：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）如果将反应器Ⅱ中的SO₂ 用H₂O₂ 代替同样能生成NaClO₂，说明变换物质后，氧化还原反应照样能发生生成NaClO₂，也就说明H₂O₂也具有还原性，也能把ClO₂还原为
NaClO₂；
（4）根据反应：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，以及2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，可得反应的关系式：ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃，根据关系式计算．

解答 解：（1）根据加入到反应器Ⅰ中的原料有NaClO₃、浓硫酸、Na₂SO₃，生成物有ClO₂气体，依据书写化学方程式的规则，即发生化学反应时满足原子的种类和数目不变，书写出化学反应方程式为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，Cl的化合价（+5→+4），NaClO₃为氧化剂，
故答案为：NaClO₃；
（2）根据通入到反应容器Ⅱ中的反应物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，氯的化合价由+4价变成了+3价，得到电子，根据氧化还原反应的原理硫应失电子，由+4价变成+6价，根据氧化还原反应原理的氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子的总数，则氧化还原反应方程式为2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O，
故答案为：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）如果将反应器Ⅱ中的SO₂ 用H₂O₂ 代替同样能生成NaClO₂，说明变换物质后，氧化还原反应照样能发生生成NaClO₂，也就说明H₂O₂也具有还原性，也能把ClO₂还原为
NaClO₂，
故答案为：H₂O₂有还原性也能把ClO₂还原为NaClO₂；
（4）取上述合成产品10g溶于水配成1L溶液，取出10mL溶液于锥形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，发生ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，充分反应后加入2～3滴淀粉溶液，溶液变蓝，用0.20mol/L Na₂S₂O₃标准液滴定，发生：2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，蓝色变为无色，
可得反应的关系式为：ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃，又n（Na₂S₂O₃）=0.20mol/L×0.02L=0.004mol，
则ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃
1             4
n（ClO₂^-） 0.004mol n（ClO₂^-）=0.001mol，所以1L溶液中含有：n（NaClO₂）=0.001mol×100=0.1mol，
则10g合成产品中含有：m（NaClO₂）=0.1mol×90.5g/mol=0.905g，NaClO₂粗品的纯度为$\frac{0.905g}{10g}$×100%=90.5%，
故答案为：90.5%．

点评 本题是一道化工生产制备NaClO₂的工艺流程，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，要将教材所学到的基本知识应用到实际解决问题中去，要求基础知识掌握牢固，同时又能将基础知识应用实际应用中，题目难度中等．