Question

【題目】亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的含氯消毒劑。以下是過(guò)氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：①HC1O2可視為強(qiáng)酸，NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大。②ClO2的沸點(diǎn)為283K，純ClO2易分解爆炸。回答下列問(wèn)題：

(1)ClO2發(fā)生器中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____；向其中鼓入空氣的作用可能是____。

(2)吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____；為防止生成的NaClO2被繼續(xù)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____（填序號(hào)）。

A．Na2O2 B.Na2S C. FeCl2 D.KMnO4

(3)操作①的實(shí)驗(yàn)方法依次是_____、_____、過(guò)濾；操作②實(shí)驗(yàn)方法是_____。

(4)akg NaClO3理論上可制___ kg NaClO2·3H2O。

Answer 1

【答案】2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42- 稀釋ClO2，防止爆炸 2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2 A 蒸發(fā)濃縮； 冷卻結(jié)晶 重結(jié)晶 1.36a

【解析】

由流程可知，NaClO3溶解后與SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO2，結(jié)合信息②可知鼓入空氣稀釋ClO2，吸收塔內(nèi)發(fā)生2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2，過(guò)濾后，結(jié)合信息①可知，濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得到NaClO23H2O。

（1）ClO2發(fā)生器中NaClO3與SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO2和Na2SO4，其反應(yīng)的離子方程式為：2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42-；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)瑒t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：2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42-；稀釋ClO2，防止爆炸；

（2）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO2，所以一定有ClO2→NaClO2，氯元素化合價(jià)降低，ClO2被還原，則H2O2必定被氧化做還原劑，反應(yīng)中有氧氣產(chǎn)生，反應(yīng)方程式為：2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；還原性要適中，還原性太強(qiáng)，會(huì)將ClO2還原為更低價(jià)態(tài)產(chǎn)物，影響NaClO2生產(chǎn)；為方便后續(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)，而且生成物與NaClO2分離比較困難，KMnO4具有強(qiáng)氧化性，故答案為：2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2↑；A；

（3）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，則操作①的實(shí)驗(yàn)方法依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體，為獲得更純凈的晶體應(yīng)該選擇重結(jié)晶的方法，故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；重結(jié)晶；

（4）由氯原子個(gè)數(shù)守恒可得NaClO3~NaClO2·3H2O，則有M（NaClO3）：M(NaClO2·3H2O)=

m(NaClO3):m(NaClO2·3H2O)，106.5:144.5=akg：m(NaClO2·3H2O)， 解得m(NaClO2·3H2O)≈1.36akg，故答案為：1.36akg。