Question

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．
③80g?L^-1 NaOH溶液是指80g NaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）80g?L^-1 NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為

 

（2）發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是

 

（選填序號）
a．將SO₂氧化成SO₃，增強酸性  b．將NaClO₃氧化成ClO₂  c．稀釋ClO₂以防止爆炸
（3）從“母液”中可回收的主要物質(zhì)是

 

（4）吸收塔內(nèi)的反應的化學方程式為

 

吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是

 

（5）在堿性溶液中NaClO₂比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應維持NaOH稍過量，判斷NaOH是否過量的簡單實驗方法是

 

．
（6）吸收塔中為防止NaClO₂被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應適中．除H₂O₂外，還可以選擇的還原劑是

 

（選填序號）
a．Na₂S      b．Na₂O₂ c．FeCl₂
（7）從吸收塔出來的溶液中得到NaClO₂?3H₂O粗晶體的實驗操作依次是

 

（選填序號）．
a．蒸發(fā)濃縮    b．蒸餾   c．過濾  d．灼燒e．冷卻結(jié)晶．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：（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80gNaOH．令溶液體積為1L，計算氫氧化鈉的物質(zhì)的量．利用c=

n

V

計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到10%以下安全．據(jù)此解答．
（3）根據(jù)題目信息并運用氧化還原反應理論判斷反應物、生成物．
（4）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成ClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生．據(jù)此書寫方程式．
溫度過高，H₂O₂容易分解．
（5）NaOH過量則溶液呈堿性，但考慮到該溶液有強氧化性，選擇指示劑或pH試紙檢驗會遇到氧化褪色問題，故工業(yè)生產(chǎn)中主要是用pH計連續(xù)測定溶液pH．
（6）還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態(tài)產(chǎn)物，影響NaClO₂生產(chǎn)；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產(chǎn)．Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂．
（7）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，通過過濾得到粗晶體．

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80gNaOH．令溶液體積為1L，則80gNaOH的物質(zhì)的量為

80g

40g/mol

=2mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=

2mol

1L

=2mol/L．
故答案為：2mol/L．
（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到10%以下安全．發(fā)生器中鼓入空氣的作用應是稀釋ClO₂以防止爆炸．
故選：c．
（3）根據(jù)流程信息可知，發(fā)生器內(nèi)生成ClO₂，所以一定有NaClO₃→ClO₂化合價降低，被還原；
則二氧化硫被氧化成硫酸鈉，反應的方程式為：2NaClO₃+SO₂=2ClO₂↑+Na₂SO₄，ClO₂進入吸收塔，則硫酸鈉留在母液中，故從母液中可回收硫酸鈉；
故答案為：Na₂SO₄；
（4）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，
反應方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂．
H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解．
（5）NaOH過量則溶液呈堿性，但考慮到該溶液有強氧化性，選擇指示劑或pH試紙檢驗會遇到氧化褪色問題，故生產(chǎn)中主要是用pH計連續(xù)測定溶液pH．
故答案為：連續(xù)測定吸收塔內(nèi)溶液的pH．
（6）還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態(tài)產(chǎn)物，影響NaClO₂生產(chǎn)；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產(chǎn)．Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂．
Na₂S、FeCl₂還原性較強，生成物與NaClO₂分離比較困難．
故選：b．
（7）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，通過過濾得到粗晶體．所以操作順序為a、e、c．
故答案為：a、e、c．

點評：本題以學生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應相關(guān)知識的運用、有關(guān)實驗操作和簡單實驗設計能力考察以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目有一定的難度．