Question

1．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的消毒劑，主要用于水、砂糖、油脂的漂白與殺菌．下圖是制取亞氯酸鈉的工藝流程：

已知：①NaClO₂的溶解度隨著溫度升高而增大，適當條件下可結晶析出．
②ClO₂氣體只能保持在稀釋狀態下以防止爆炸性分解，且需現合成現用．
③ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩定存在．
（1）在無隔膜電解槽中持續電解一段時間后，生成氫氣和NaClO₃，請寫出陽極的電極反應方程式：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O．
（2）反應生成ClO₂氣體需要X酸酸化的原因為：ClO₂只能在酸性環境中存在．X酸為硫酸．
（3）吸收塔內的溫度不能過高的原因為：防止H₂O₂分解．
（4）吸收塔內ClO₂隨著還原劑的不同和溶液酸堿性的變化可被還原為ClO₂^-或Cl^-．ClO₂被S^2-還原為ClO₂^-、Cl^-的轉化率與溶液pH的關系如下所示．請寫出pH≤2時ClO₂與S^2-反應的離子方程式：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O．

（5）第二步向NaClO₃溶液中通SO₂的同時通入空氣的原因為：稀釋ClO₂氣體，防止爆炸．
（6）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的操作步驟為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾．

Answer 1

分析 無隔膜電解槽中持續電解飽和氯化鈉溶液，則電解生成的氯氣和氫氧化鈉反應生成氯酸鈉溶液，通二氧化硫和X酸還原氯酸鈉溶液生成二氧化氯，再用雙氧水、氫氧化鈉吸收反應生成亞氯酸鈉，過濾的亞氯酸鈉（NaClO₂）溶液通過蒸發結晶得到亞氯酸鈉晶體，
（1）根據電解池中陽極失去電子結合產物書寫；
（2）由于ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩定存在，所以只能在酸性環境中存在，由于在酸性條件下，氯酸鈉容易和鹽酸發生氧化還原反應，所以X應該是硫酸．
（3）H₂O₂不穩定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能過高，其目的是防止H₂O₂分解．
（4）根據圖象可知，pH≤2時ClO₂被還原為Cl^-，所以該反應的離子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O．
（5）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，以防止爆炸；
（6）從溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發、濃縮、冷卻結晶方法，通過過濾得到粗晶體．

解答 解：無隔膜電解槽中持續電解飽和氯化鈉溶液，則電解生成的氯氣和氫氧化鈉反應生成氯酸鈉溶液，通二氧化硫和X酸還原氯酸鈉溶液生成二氧化氯，再用雙氧水、氫氧化鈉吸收反應生成亞氯酸鈉，過濾的亞氯酸鈉（NaClO₂）溶液通過蒸發結晶得到亞氯酸鈉晶體，
（1）電解池中陽極失去電子，所以溶液中的氯離子在陽極失去電子，因此反應的電極反應式是Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，
故答案為：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O；
（2）由于ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩定存在，所以只能在酸性環境中存在．由于在酸性條件下，氯酸鈉容易和鹽酸發生氧化還原反應，所以X應該是硫酸，故答案為：ClO₂只能在酸性環境中存在； 硫酸；
（3）H₂O₂不穩定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能過高，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案為：防止H₂O₂分解；
（4）根據圖象可知，pH≤2時ClO₂被還原為Cl^-，所以該反應的離子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O，
故答案為：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O；
（5）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，發生器中鼓入空氣的作用應是稀釋ClO₂，以防止爆炸，
故答案為：稀釋ClO₂氣體，防止爆炸；
（6）從溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到粗晶體，
故答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶；過濾．

點評 本題以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考查學生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、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考察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．