Question

1．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的消毒剂，主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌．下图是制取亚氯酸钠的工艺流程：

已知：①NaClO₂的溶解度随着温度升高而增大，适当条件下可结晶析出．
②ClO₂气体只能保持在稀释状态下以防止爆炸性分解，且需现合成现用．
③ClO₂气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在．
（1）在无隔膜电解槽中持续电解一段时间后，生成氢气和NaClO₃，请写出阳极的电极反应方程式：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O．
（2）反应生成ClO₂气体需要X酸酸化的原因为：ClO₂只能在酸性环境中存在．X酸为硫酸．
（3）吸收塔内的温度不能过高的原因为：防止H₂O₂分解．
（4）吸收塔内ClO₂随着还原剂的不同和溶液酸碱性的变化可被还原为ClO₂^-或Cl^-．ClO₂被S^2-还原为ClO₂^-、Cl^-的转化率与溶液pH的关系如下所示．请写出pH≤2时ClO₂与S^2-反应的离子方程式：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O．

（5）第二步向NaClO₃溶液中通SO₂的同时通入空气的原因为：稀释ClO₂气体，防止爆炸．
（6）从滤液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶体的操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．

Answer 1

分析 无隔膜电解槽中持续电解饱和氯化钠溶液，则电解生成的氯气和氢氧化钠反应生成氯酸钠溶液，通二氧化硫和X酸还原氯酸钠溶液生成二氧化氯，再用双氧水、氢氧化钠吸收反应生成亚氯酸钠，过滤的亚氯酸钠（NaClO₂）溶液通过蒸发结晶得到亚氯酸钠晶体，
（1）根据电解池中阳极失去电子结合产物书写；
（2）由于ClO₂气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在，所以只能在酸性环境中存在，由于在酸性条件下，氯酸钠容易和盐酸发生氧化还原反应，所以X应该是硫酸．
（3）H₂O₂不稳定，温度过高，H₂O₂容易分解，吸收塔的温度不能过高，其目的是防止H₂O₂分解．
（4）根据图象可知，pH≤2时ClO₂被还原为Cl^-，所以该反应的离子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O．
（5）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，以防止爆炸；
（6）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：无隔膜电解槽中持续电解饱和氯化钠溶液，则电解生成的氯气和氢氧化钠反应生成氯酸钠溶液，通二氧化硫和X酸还原氯酸钠溶液生成二氧化氯，再用双氧水、氢氧化钠吸收反应生成亚氯酸钠，过滤的亚氯酸钠（NaClO₂）溶液通过蒸发结晶得到亚氯酸钠晶体，
（1）电解池中阳极失去电子，所以溶液中的氯离子在阳极失去电子，因此反应的电极反应式是Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，
故答案为：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O；
（2）由于ClO₂气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在，所以只能在酸性环境中存在．由于在酸性条件下，氯酸钠容易和盐酸发生氧化还原反应，所以X应该是硫酸，故答案为：ClO₂只能在酸性环境中存在； 硫酸；
（3）H₂O₂不稳定，温度过高，H₂O₂容易分解，吸收塔的温度不能过高，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案为：防止H₂O₂分解；
（4）根据图象可知，pH≤2时ClO₂被还原为Cl^-，所以该反应的离子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O，
故答案为：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O；
（5）由信息②可知，纯ClO₂易分解爆炸，发生器中鼓入空气的作用应是稀释ClO₂，以防止爆炸，
故答案为：稀释ClO₂气体，防止爆炸；
（6）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、过滤得到粗晶体，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；过滤．

点评 本题以过氧化氢法制备亚氯酸钠为主线，考查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．