Question

10．工業上生產高氯酸（沸點：90°C）時還同時生產了亞氯酸鈉，其工藝流程如下：
已知：亞氯酸鈉的溶解度隨溫度的升高而明顯增大，且在175°C時分解．
（1）實驗室進行過濾操作的常用玻璃儀器有（普通）漏斗、玻璃棒、燒杯．
（2）反應器I中的溫度最佳為C（填序號）；操作②的名稱為蒸餾．
A.0°C          B.20°C        C.80°C          D.120°C
（3）反應器II中發生反應的離子方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（4）加快反應器II中反應速率的措施有適當升高溫度、增大NaOH溶液的濃度、增大氣體（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接觸面積等（寫出一種措施即可）等．從反應器II中獲得NaClO₂粗品的實驗操作依次是DF（A）（填序號，下同），獲得的粗產品中含少量硫酸鈉，進一步提純的操作名稱為B．
A．過濾  B．重結晶  C．蒸餾  D．蒸發濃縮  E．蒸干灼燒  F．冷卻結晶  G．萃取分液．

Answer 1

分析 工業上生產高氯酸（沸點：90°C）時還同時生產了亞氯酸鈉，其工藝流程為：反應器Ⅰ中發生反應的化學方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O，NaHSO₄的溶解度隨著溫度的降低而減小，冷卻得到NaHSO₄晶體，濾液通過蒸餾得到HClO₄產品，通入到反應容器Ⅱ中的反應物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，反應的方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O，
（1）過濾操作的常用玻璃儀器有（普通）漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2）反應器Ⅰ中發生反應的化學方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O；溫度太低，反應速率太慢，溫度太高不利于NaHSO₄結晶析出，而且會造成高氯酸的損失，因為高氯酸的沸點為90℃，所以溫度應＜90℃； 互溶的液體，可根據沸點的不同用蒸餾法分離；
（3）根據流程圖可知：反應物有ClO₂+SO₂+NaOH、生成物有NaClO₂，由ClO₂變成ClO₂^-，化合價降低，則SO₂應被氧化生成SO₄^2-，然后根據守恒配平即可；
（4）根據影響化學反應速率的因素可知，加快反應器Ⅱ中反應速率的措施有：適當升高溫度[增大NaOH溶液的濃度、增大氣體（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接觸面積等]；從反應器Ⅱ中獲得NaClO₂晶體的實驗操作依次是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾；要除去NaClO₂粗品中的少量可溶性雜質，進一步提純的操作為重結晶．

解答 解：（1）過濾操作的常用玻璃儀器有（普通）漏斗、玻璃棒、燒杯，
故答案為：（普通）漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2）溫度太低，反應速率太慢，溫度太高不利于NaHSO₄結晶析出，而且會造成高氯酸的損失，因為高氯酸的沸點為90℃，所以溫度應＜90℃，應選C； 互溶的液體，可根據沸點的不同用蒸餾法分離蒸餾，
故答案為：C；蒸餾；
（3）根據流程圖可知：反應物有ClO₂+SO₂+NaOH、生成物有NaClO₂，由ClO₂變成ClO₂^-，化合價降低，則SO₂應被氧化生成SO₄^2-，然后根據守恒配平即可；
故答案為：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；  
（4）根據影響化學反應速率的因素可知，加快反應器Ⅱ中反應速率的措施有：適當升高溫度、增大NaOH溶液的濃度、增大氣體（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接觸面積等；從反應器Ⅱ中獲得NaClO₂晶體的實驗操作依次是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾；要除去NaClO₂粗品中的少量可溶性雜質，進一步提純的操作名稱為重結晶，
 故答案為：適當升高溫度、增大NaOH溶液的濃度、增大氣體（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接觸面積等；DF（A）；B．

點評 本題是一道工藝流程題目，考查角度廣，難度較大，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．