Question

6．二氧化氯（ClO₂）氣體是一種高效廣譜、安全的殺菌、消毒劑，易溶于水．制備方法如下：
（1）步驟Ⅰ：電解食鹽水制備氯酸鈉．用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質．在除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的BaCl₂（填化學式），至沉淀不再產生后，再加入過量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應后將沉淀一并濾去．
（2）步驟Ⅱ：將步驟Ⅰ得到的食鹽水在特定條件下電解得到氯酸鈉（NaClO₃），再將它與鹽酸反應生成ClO₂和Cl₂，該氣體中兩種成分物質的量比是2：1．
某學生擬用圖1所示裝置模擬工業制取并收集ClO₂，用NaClO₃和草酸（H₂C₂O₄）恒溫在60℃時反應制得．
（3）反應過程中需要對A容器進行加熱，加入的方式為水浴加熱；加熱需要的玻璃儀器除酒精燈外，還有溫度計、大燒杯；
（4）反應后在裝置C中可得到亞氯酸鈉（NaClO₂）溶液．已知NaClO₂飽和溶液在溫度低于38℃時，析出的晶體是NaClO₂•3H₂O，在溫度高于38℃時析出的是NaClO₂．根據圖2所示NaClO₂的溶解度曲線，請完成從NaClO₂溶液中制得NaClO₂的操作步驟：①蒸發濃縮；②冷卻（大于38℃）結晶；③洗滌；④干燥．

Answer 1

分析 （1）鹽酸要放在最后，來除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉，要先加過量的氯化鋇除去硫酸根離子，然后用碳酸鈉去除過量的鋇離子
（2）根據NaClO₃與鹽酸反應生成ClO₂與Cl₂的反應可知，生成每摩爾Cl₂失去2mol電子，而生成每摩爾ClO₂得到1mol電子，根據電子得失守恒計算；
（3）工業上用稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應制得ClO₂、K₂CO₃和CO₂，所以反應要用水浴加熱；
（4）從溶液中制取溶質，一般采用蒸發結晶、過濾、洗滌、干燥的方法．

解答 解：（1）要先除硫酸根離子，然后再除鈣離子，碳酸鈉可以除去過量的鋇離子，如果加反了，過量的鋇離子就沒法除去，至于加氫氧化鈉除去鎂離子順序不受限制，因為過量的氫氧化鈉加鹽酸就可以調節了，只要將三種離子除完了，過濾就行了，最后加鹽酸除去過量的氫氧根離子碳酸根離子，其次除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的BaCl₂，至沉淀不再產生后，再加入過量的Na₂CO₃，和NaOH溶液，充分反應后將沉淀一并濾去；故答案為：BaCl₂；Na₂CO₃；
（2）根據NaClO₃與鹽酸反應生成ClO₂與Cl₂的反應可知，生成每摩爾Cl₂失去2mol電子，而生成每摩爾ClO₂得到1mol電子，根據電子得失守恒可知，生成ClO₂與Cl₂的物質的量比是2：1，故答案為：2：1；
（3）工業上用稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應制得ClO₂、K₂CO₃和CO₂，所以反應要用水浴加熱，為了準確測量水浴的溫度需要用溫度計，另外水浴裝置中除酒精燈外，還需要用大燒杯，故答案為：水浴加熱；溫度計、大燒杯；
（4）從溶液中制取溶質，一般采用蒸發濃縮、冷卻（大于38℃）結晶、過濾、洗滌、干燥的方法，為防止析出晶體NaClO₂•3H₂O，趁熱過濾；用38℃～60℃熱水洗滌；低于60℃干燥；故答案為：蒸發濃縮； 冷卻（大于38℃）結晶．

點評 化學工藝流程題，涉及氧化還原反應電子轉移計算，化學實驗基本方法（除雜）等相關知識，題目難度中等，是高考的熱點，掌握基礎是關鍵．