Question

18．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是過(guò)氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知①NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出NaClO₂•3H₂O．
②純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．
③160g/L NaOH溶液是指160g NaOH固體溶于水制得體積為1L的溶液．
（1）160g/L NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為4mol/L．若要計(jì)算該溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要的一個(gè)條件是溶液的密度（用文字說(shuō)明）．
（2）發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是b（選填序號(hào)）．
A．將SO₂氧化成SO₃，增強(qiáng)酸性
B．稀釋ClO₂以防止爆炸
C．將NaClO₃還原成ClO₂
（3）吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2OH^-+2ClO₂+H₂O₂═2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，吸收塔的溫度不能超過(guò)20°C，其目的是防止H₂O₂受熱分解，有利于NaClO₂•3H₂O的析出．
（4）在PH值為11.5以上時(shí)NaClO₂比較穩(wěn)定，測(cè)定該溶液PH值時(shí)需使用pH計(jì)．
（5）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次是b（選填序號(hào)）．
A．蒸餾      B．蒸發(fā)   C．灼燒    D．過(guò)濾    E．冷卻結(jié)晶
要得到更純的NaClO₂•3H₂O晶體必須進(jìn)行的操作是重結(jié)晶（填操作名稱(chēng)）

Answer 1

分析 ClO₂在二氧化硫和空氣混合氣體中不易分解爆炸，在吸收塔中擠入氫氧化鈉溶液和過(guò)氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，．
（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．80g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，計(jì)算氫氧化鈉的物質(zhì)的量．利用c=$\frac{n}{V}$計(jì)算氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度；
（2）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋?zhuān)�以防止爆炸�?br />（3）根據(jù)題目信息并運(yùn)用氧化還原反應(yīng)理論判斷反應(yīng)物、生成物．根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生．據(jù)此書(shū)寫(xiě)方程式，溫度過(guò)高，H₂O₂容易分解；
（4）用pH計(jì)才能測(cè)定該溶液PH值為11.5；
（5）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體；得到的粗晶體經(jīng)過(guò)重結(jié)晶可得到純度更高的晶體．

解答 解：（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．80g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，則80gNaOH的物質(zhì)的量為$\frac{160g}{40g/mol}$=4mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=$\frac{4mol}{1L}$=4mol/L．若要計(jì)算該溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，必須知道溶液的質(zhì)量，據(jù)m（溶液）=ρV可知，還要知道溶液的密度；
故答案為：4mol/L；溶液的密度；
（2）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，發(fā)生器中鼓入空氣的作用應(yīng)是稀釋ClO₂，以防止爆炸，
故答案為：b；
（3）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，反應(yīng)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂．H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過(guò)高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過(guò)20℃，其目的是防止H₂O₂分解，吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過(guò)量．
故答案為：2OH^-+2ClO₂+H₂O₂═2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；防止H₂O₂受熱分解，有利于NaClO₂•3H₂O的析出；
（4）用pH計(jì)才能測(cè)定該溶液PH值為11.5，
故答案為：pH計(jì)；
（5）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體，得到的粗晶體經(jīng)過(guò)重結(jié)晶可得到純度更高的晶體．
故答案為：b；重結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題以學(xué)生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過(guò)氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對(duì)濃度概念的理解、對(duì)氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用、有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作和簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力考察以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．題目有一定的難度．