Question

15．亞氯酸鈉（ NaCl0₂）是一種高效氧化劑和漂白劑，主要用于棉紡、紙張漂白、食品消毒、水處理等．已知：NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaCl0₂•3H₂0，高于38℃時析出晶體是NaCl0₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaCl0₃和NaCl．純ClO₂易分解爆炸．一種制備亞氯酸鈉粗產(chǎn)品的工藝流程如下：

（1）ClO₂發(fā)生器中的離子方程式為2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂↑+SO₄^2-，發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是b（選填序號）．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強酸性    
b．稀釋ClO₂以防止爆炸
c．將NaClO₂還原為ClO₂
（2）吸收塔內(nèi)反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑，吸收塔的溫度不能超過20℃，其原因是防止H₂O₂分解．
（3）從“母液”中可回收的主要物質(zhì)是Na₂SO₄．
（4）從吸收塔中可獲得NaCl0₂溶液，從NaCl0₂溶液到粗產(chǎn)品（NaClO₂）經(jīng)過的操作步驟依次為：①減壓，55℃蒸發(fā)結(jié)晶；②趁熱過濾；③用38℃～60℃熱水洗滌；④低于60℃干燥，得到成品．
（5）為測定粗品中NaCl0₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，做如下實驗：
準(zhǔn)確稱取所得亞氯酸鈉樣品10.00g于燒杯中，加入適量蒸餾水和過量的碘化鉀晶體，再滴人適量的稀硫酸，充分反應(yīng)（ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-）．將所得混合液配成250mL待測溶液，取25.00mL待測液，用2.000mol．L^-l Na₂S₂0₃標(biāo)準(zhǔn)液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），測得消耗Na₂SO₃溶液平均值為16.40mL．該樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74.21%．

Answer 1

分析 NaClO₃在酸性條件下與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂，同時得到Na₂SO₄，然后與過氧化氫在堿性條件下反應(yīng)生成NaClO₂，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾可得到NaClO₃，母液中主要含有Na₂SO₄．
（1）ClO₂發(fā)生器中發(fā)生反應(yīng)：2NaClO₃+SO₂=2ClO₂↑+Na₂SO₄，純ClO₂易分解爆炸，稀釋ClO₂以防止爆炸；
（2）吸收塔內(nèi)是ClO₂與氫氧化鈉、過氧化氫反應(yīng)生成NaClO₂，過氧化氫起還原劑作用生成氧氣；低于38℃析出NaCl0₂•3H₂O，實際控制溫度20℃，可能是溫度過高時過氧化氫發(fā)生分解；
（3）從“母液”中可回收的主要物質(zhì)是硫酸鈉；
（4）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，注意溫度控制，防止NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，防止析出NaCl0₂•3H₂O晶體；
（5）由題目離子方程式可得關(guān)系式：NaClO₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，根據(jù)關(guān)系式計算解答．

解答 解：NaClO₃在酸性條件下與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO₂，同時得到Na₂SO₄，然后與過氧化氫在堿性條件下反應(yīng)生成NaClO₂，將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾可得到NaClO₃，母液中主要含有Na₂SO₄．
（1）ClO₂發(fā)生器中發(fā)生反應(yīng)：2NaClO₃+SO₂=2ClO₂↑+Na₂SO₄，反應(yīng)離子方程式為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂↑+SO₄^2-，純ClO₂易分解爆炸，稀釋ClO₂以防止爆炸，
故答案為：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂↑+SO₄^2-；b；
（2）吸收塔內(nèi)是ClO₂與氫氧化鈉、過氧化氫反應(yīng)生成NaClO₂，過氧化氫起還原劑作用生成氧氣，反應(yīng)方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；低于38℃析出NaCl0₂•3H₂O，實際控制溫度20℃，可能是防止溫度過高時過氧化氫發(fā)生分解，
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；防止H₂O₂分解；
（3）從“母液”中可回收的主要物質(zhì)是Na₂SO₄，
故答案為：Na₂SO₄；
（4）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥的方法，因為NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，高于38℃時析出晶體是NaClO₂，高于60℃時NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，若要得到NaClO₂晶體，為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，應(yīng)趁熱過濾，應(yīng)控制溫度38℃～60℃進(jìn)行洗滌，低于60℃干燥，
故答案為：趁熱過濾；用38℃～60℃熱水洗滌；
（5）由NaClO₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，可知25mol溶液中n（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$n（Na₂S₂O₃）=$\frac{1}{4}$×0.0164L×2mol/L=0.0082mol，則m（NaClO₂）=0.0082mol×90.5g/mol=0.7421g，得到樣品中NaClO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.7421g×\frac{250mL}{25mL}}{10g}$×100%=74.21%，
故答案為：74.21%．

點評 本題考查物質(zhì)制備實驗，涉及物質(zhì)分離提純、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)含量測定、信息獲取與運用等，側(cè)重學(xué)生綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．