Question

工業(yè)上生產(chǎn)高氯酸時，同時還生成了亞氯酸鈉（NaClO₂）．亞氯酸鈉常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白與殺菌，其工藝流程如下：

已知：①NaHSO₄溶解度隨溫度的升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出．
②高氯酸是至今為止人們已知酸中的最強酸，沸點90℃．
③NaClO₂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．
請回答下列問題：
（1）反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，冷卻的目的是

 

，能用蒸餾法分離出高氯酸的原因是

 

．
（2）反應(yīng)器Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）通入反應(yīng)器Ⅱ中的SO₂用H₂O₂代替同樣能生成NaClO₂，請簡要說明H₂O₂在反應(yīng)中能代替SO₂的原因

 

．
（4）Ca（ClO）₂、ClO₂、NaClO₂等含氯化合物都是常用的消毒劑和漂白劑，是因為它們都具有

 

性，請寫出工業(yè)上用氯氣和NaOH溶液生產(chǎn)另一種消毒劑NaClO的離子方程式：

 

．
（5）從濾液中得到的NaClO₂?3H₂O晶體的操作依次是

 

（選填字母）．
a．蒸餾         b．蒸發(fā)       c．灼燒        d．過濾      e．冷卻結(jié)晶
要得到更純的NaClO₂?3H₂O晶體必須進行的操作是

 

（填操作名稱）．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反應(yīng)器II中與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，再得到其晶體；反應(yīng)器I中得到的溶液通過冷卻過濾得到NaHSO₄晶體，濾液為HClO₄，蒸餾得到純凈的HClO₄；
（1）NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄；冷卻溶液時會析出NaHSO₄晶體；高氯酸易揮發(fā)，蒸餾可以得到高氯酸；
（2）反應(yīng)器Ⅱ中ClO₂與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉；
（3）H₂O₂具有還原性，能還原ClO₂；
（4）具有強氧化性的物質(zhì)能用作消毒劑和漂白劑；氯氣和NaOH溶液生成NaCl和次氯酸鈉、水；
（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．得到的粗晶體經(jīng)過重結(jié)晶可得到純度更高的晶體．

解答： 解：NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反應(yīng)器II中與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，再得到其晶體；反應(yīng)器I中得到的溶液通過冷卻過濾得到NaHSO₄晶體，濾液為HClO₄，蒸餾得到純凈的HClO₄；
（1）NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；冷卻溶液時會降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄結(jié)晶析出；高氯酸的沸點低，易揮發(fā)，蒸餾可以得到純凈的高氯酸；
故答案為：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄結(jié)晶析出；高氯酸的沸點低；
（2）反應(yīng)器Ⅱ中ClO₂與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，其反應(yīng)的離子方程式為：2ClO₂+SO₂+4OH^-═2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
故答案為：2ClO₂+SO₂+4OH^-═2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）H₂O₂中O元素為-1價，有還原性，能被強氧化劑氧化，H₂O₂能還原ClO₂，所以入反應(yīng)器Ⅱ中的SO₂用H₂O₂代替同樣能生成NaClO₂；
故答案為：H₂O₂有還原性也能把ClO₂還原為NaClO₂；
（4）具有強氧化性的物質(zhì)能用作消毒劑和漂白劑，已知Ca（ClO）₂、ClO₂、NaClO₂等含氯化合物都是常用的消毒劑和漂白劑，是因為它們都具有強氧化性；工業(yè)上用氯氣和NaOH溶液生產(chǎn)次氯酸鈉溶液，同時生成NaCl和水，其反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
故答案為：強氧化；Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
（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，所以操作順序為bed；得到的粗晶體經(jīng)過重結(jié)晶可得到純度更高的晶體；
故答案為：bed；重結(jié)晶．

點評：本題以亞氯酸鈉制備為背景，考查了學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識的運用、有關(guān)實驗操作和簡單實驗設(shè)計能力，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．