Question

2．許多含氯物質與生活密切相關，如HClO、ClO₂、NaClO₂等都是重要的殺菌消毒劑和漂白劑．其中制備NaClO₂的工業(yè)流程如圖所示：

請回答下列問題：
（1）反應器I中反應的氧化劑是NaClO₃．
（2）反應器Ⅱ中發(fā)生反應的離子方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（3）通入反應器Ⅱ中的SO₂能用H₂O₂代替，請簡要說明理由H₂O₂有還原性也能把ClO₂還原為NaClO₂．
（4）為了測定NaClO₂粗品的純度，取上述粗產品10.0g溶于水配成1L溶液，取出10mL，溶液于錐形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液．充分反應后（NaClO₂被還原為Cl^-，雜質不參加反應），加入2～3滴淀粉溶液，用0.20mol•L^-1Na₂S₂O₃標準液滴定，達到滴定達終點時用去標準液20.00mL，試計算NaClO₂粗品的純度90.5%．（提示：2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI）

Answer 1

分析 根據題中流程，發(fā)生器中NaClO₃在酸性條件下被還原成ClO₂，在吸收塔中ClO₂在堿性條件下被二氧化硫還原成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到晶體NaClO₂．
（1）根據加入到反應器Ⅰ中的原料有NaClO₃、濃硫酸、Na₂SO₃，生成物有ClO₂氣體根據反應物和生成物的化合價的變化，有元素化合價降低的反應物為氧化劑；
（2）根據通入到反應容器Ⅱ中的反應物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，氯的化合價由+4價變成了+3價，得到電子，根據氧化還原反應的原理硫應失電子，由+4價變成+6價，根據氧化還原反應原理的氧化劑得到電子總數等于還原劑失去電子的總數，書寫出氧化還原反應方程式：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）如果將反應器Ⅱ中的SO₂ 用H₂O₂ 代替同樣能生成NaClO₂，說明變換物質后，氧化還原反應照樣能發(fā)生生成NaClO₂，也就說明H₂O₂也具有還原性，也能把ClO₂還原為
NaClO₂；
（4）根據反應：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，以及2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，可得反應的關系式：ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃，根據關系式計算．

解答 解：（1）根據加入到反應器Ⅰ中的原料有NaClO₃、濃硫酸、Na₂SO₃，生成物有ClO₂氣體，依據書寫化學方程式的規(guī)則，即發(fā)生化學反應時滿足原子的種類和數目不變，書寫出化學反應方程式為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄=2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O，Cl的化合價（+5→+4），NaClO₃為氧化劑，
故答案為：NaClO₃；
（2）根據通入到反應容器Ⅱ中的反應物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，氯的化合價由+4價變成了+3價，得到電子，根據氧化還原反應的原理硫應失電子，由+4價變成+6價，根據氧化還原反應原理的氧化劑得到電子總數等于還原劑失去電子的總數，則氧化還原反應方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）如果將反應器Ⅱ中的SO₂ 用H₂O₂ 代替同樣能生成NaClO₂，說明變換物質后，氧化還原反應照樣能發(fā)生生成NaClO₂，也就說明H₂O₂也具有還原性，也能把ClO₂還原為
NaClO₂，
故答案為：H₂O₂有還原性也能把ClO₂還原為NaClO₂；
（4）取上述合成產品10g溶于水配成1L溶液，取出10mL溶液于錐形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，發(fā)生ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，充分反應后加入2～3滴淀粉溶液，溶液變藍，用0.20mol/L Na₂S₂O₃標準液滴定，發(fā)生：2Na₂S₂O₃+I₂═Na₂S₄O₆+2NaI，藍色變?yōu)闊o色，
可得反應的關系式為：ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃，又n（Na₂S₂O₃）=0.20mol/L×0.02L=0.004mol，
則ClO₂^-～2I₂～4Na₂S₂O₃
1             4
n（ClO₂^-） 0.004mol n（ClO₂^-）=0.001mol，所以1L溶液中含有：n（NaClO₂）=0.001mol×100=0.1mol，
則10g合成產品中含有：m（NaClO₂）=0.1mol×90.5g/mol=0.905g，NaClO₂粗品的純度為$\frac{0.905g}{10g}$×100%=90.5%，
故答案為：90.5%．

點評 本題是一道化工生產制備NaClO₂的工藝流程，需要把握住工藝流程的過程，找到解決問題的突破口，運用基本知識、結合最終要得到的產品來解決，要將教材所學到的基本知識應用到實際解決問題中去，要求基礎知識掌握牢固，同時又能將基礎知識應用實際應用中，題目難度中等．