Question

9．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．
③160g•L^-1NaOH溶液是指160g NaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L．
（1）发生器中鼓入空气的作用可能是b（选填序号）．
a．将SO₂氧化成SO₃，增强酸性    b．稀释ClO₂以防止爆炸   c．将NaClO₃氧化成ClO₂
（2）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℃，其目的是防止双氧水分解，有利于NaClO₂•3H₂O的析出．
（3）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pH值．
（4）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a（选填序号）．
a．Na₂O₂　   　b．Na₂S　   　c．FeCl₂
（5）从滤液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶体的实验操作依次是bed（选填序号）．
a．蒸馏      b．蒸发     c．灼烧      d．过滤     e．冷却结晶．

Answer 1

分析 （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，以防止爆炸；
（2）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．根据流程信息可知，吸收塔内生成NaClO₂，一定有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；
（3）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；
（4）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；（5）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）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，故选b；
（2）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=2NaClO₂+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受热分解，有利于NaClO₂•3H₂O的析出；
（3）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；
（4）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：a；
（5）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，故答案为：bed．

点评 本题以学生比较陌生的亚氯酸制备为背景，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查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．