Question

1、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(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固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）160g/L NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為：

4.00 mol/L

（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（2）發(fā)生器中鼓入空氣的作用是：

稀釋ClO₂，防止ClO₂分解爆炸

．
（3）吸收裝置內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂

；
吸收裝置中的溫度不能過高，其原因是：

防止H₂O₂的分解

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

a

（選填序號）a．Na₂O₂           b．Na₂S            c．FeCl₂
（5）從濾液中得到NaClO₂?3H₂O粗晶體的實驗操作依次是

b e d

（選填序號）
a．蒸發(fā)結(jié)晶     b．蒸發(fā)濃縮       c．灼燒      d．過濾      e．冷卻結(jié)晶
2、在氯氧化法處理含CN^一的廢水過程中，液氯在堿性條件下可以將氰化物氧化成氰酸鹽（其毒性僅為氰化物的千分之一），氰酸鹽再進(jìn)一步被氧化為無毒物質(zhì)．
（1）某廠廢水中含KCN，其濃度為650mg?L^-1．現(xiàn)用氯氧化法處理，發(fā)生如下反應(yīng)：KCN+2KOH+Cl₂=KOCN+2KCl+H₂O，再投入過量液氯，可將氰酸鹽進(jìn)一步氯化為氮氣．請配平下列化學(xué)方程式：
（配平后請在方框內(nèi)填寫每種物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，若為“1”也要寫上）

2

KOCN+

4

KOH+

3

Cl₂→

2

CO₂+

1

N₂+

6

KCl+

2

H₂O
（2）若處理上述廢水20L，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，至少需液氯

35.5

g．

Answer 1

分析：1、（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．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(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．
（4）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，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(dāng)于H₂O₂．
（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，通過過濾得到粗晶體．
2、（1）反應(yīng)中KOCN→N₂，N元素化合價由-3價升高為0價，共升高6價，Cl₂→KCl，Cl元素化合價由0價降低為-1價，共降低2價，化合價升降最小公倍數(shù)為6，故N₂系數(shù)為1，Cl₂系數(shù)為3，結(jié)合原子守恒配平其它物質(zhì)的系數(shù)；
（2）計算廢水中KCN的質(zhì)量，再根據(jù)n=

m

M

計算KCN的物質(zhì)的量，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，生成CO、N₂，整個過程中C元素化合價由+2價升高為+4價，N元素化合價由-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為-1價，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算n（Cl₂），再根據(jù)m=nM計算需要氯氣的質(zhì)量．

解答：解：1、（1）160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，則160gNaOH的物質(zhì)的量為

160g

40g/mol

=4mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=

4mol

1L

=4mol/L．
故答案為：4mol/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(yīng)是稀釋ClO₂以防止爆炸．
故答案為：稀釋ClO₂，防止ClO₂分解爆炸．
（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．
（4）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，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(dāng)于H₂O₂．Na₂S、FeCl₂還原性較強(qiáng)，生成物與NaClO₂分離比較困難．
故答案為：a．
（6）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bed．
故答案為：bed；
2、（1）反應(yīng)中KOCN→N₂，N元素化合價由-3價升高為0價，共升高6價，Cl₂→KCl，Cl元素化合價由0價降低為-1價，共降低2價，化合價升降最小公倍數(shù)為6，故N₂系數(shù)為1，Cl₂系數(shù)為3，結(jié)合原子守恒配平其它物質(zhì)的系數(shù)，平衡后方程式為：2KOCN+4KOH+3Cl₂═2CO₂+N₂+6KCl+2H₂O，
故答案為：2、4、3、2、1、6、2；
（2）廢水中KCN的質(zhì)量為650mg/L×20L=13000mg=13g，物質(zhì)的量為

13g

65g/mol

=0.2mol，使KCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，應(yīng)生成CO、N₂，整個過程中C元素化合價由+2價升高為+4價，N元素化合價由-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為-1價，電子轉(zhuǎn)移守恒可知2×n（Cl₂）=0.2mol×（4-2）+0.2mol×[0-（-3）]，解得n（Cl₂）=0.5mol，故需要氯氣的質(zhì)量為0.5mol×71g/mol=35.5g，
故答案為：35.5．

點評：本題以學(xué)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(xué)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(yīng)相關(guān)知識的運(yùn)用、有關(guān)實驗操作和簡單實驗設(shè)計能力考察以及在新情境下綜合運(yùn)用知識解決問題的能力．題目有一定的難度．