Question

8．工業生產高氯酸時，同時生產了一種常見的重要含氯消毒劑和漂白劑亞氯酸鈉（NaClO₂），其工藝流程如下：

已知：
1．NaHSO₄溶解度隨溫度的升高而增大，適當條件下可結晶析出．
2．高氯酸是至今為止人們已知酸中的最強酸，沸點90℃．
請回答下列問題
（1）反應器Ⅰ中發生反應的化學方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O，冷卻的目的是降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄結晶析出，能用蒸餾法分離出高氯酸的原因是高氯酸的沸點低．
（2）反應器Ⅱ中發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 用另一物質H₂O₂ 代替同樣能生成NaClO₂，請簡要說明雙氧水在反應中能代替SO₂ 的原因是H₂O₂有還原性也能把ClO₂還原為NaClO₂
（4）請寫出工業上用氯氣和NaOH溶液生產另一種消毒劑NaClO的離子方程式Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 NaClO₃和濃H₂SO₄在反應器I中反應生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反應器II中與二氧化硫、氫氧化鈉反應生成亞氯酸鈉，再得到其晶體；反應器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在反應器I中反應生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄；冷卻溶液時會析出NaHSO₄晶體；高氯酸易揮發，蒸餾可以得到高氯酸；
（2）反應器Ⅱ中ClO₂與二氧化硫、氫氧化鈉反應生成亞氯酸鈉；
（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．

解答 解：NaClO₃和濃H₂SO₄在反應器I中反應生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反應器II中與二氧化硫、氫氧化鈉反應生成亞氯酸鈉，再得到其晶體；反應器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在反應器I中反應生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，其反應的化學方程式為：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；冷卻溶液時會降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄結晶析出；高氯酸的沸點低，易揮發，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結晶析出；高氯酸的沸點低；
（2）反應器Ⅱ中ClO₂與二氧化硫、氫氧化鈉反應生成亞氯酸鈉，其反應的離子方程式為：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）工業上用氯氣和NaOH溶液生產次氯酸鈉溶液，同時生成NaCl和水，其反應的離子方程式為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
故答案為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

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