Question

2．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是過氧化氫法生產亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：
①NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當條件下可結晶析出NaClO₂•3H₂O．
②純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．
③160g/L NaOH溶液是指160gNaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）160g/L NaOH溶液的物質的量濃度為4mol/L．若要計算該溶液的質量分數，還需要的一個條件是密度 （用文字說明）．
（2）發生器中鼓入空氣的作用可能是稀釋ClO₂，防止ClO₂分解爆炸（選填序號）．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強酸性；     b．稀釋ClO₂以防止爆炸；    c．將NaClO₃氧化成ClO₂
（3）發生器內的反應的化學方程式為2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄，吸收塔內的反應的化學方程式為2ClO₂+2NaOH+H₂O₂═2NaClO₂+O₂↑+2H₂O．
（4）在堿性溶液中NaClO₂比較穩定，所以吸收塔中應維持NaOH稍過量，判斷NaOH是否過量的簡單實驗方法是連續檢驗溶液的pH值．
（5）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實驗操作依次是bed （選填序號）．
a．蒸餾    b．蒸發    c．灼燒    d．過濾    e．冷卻結晶
要得到更純的NaClO₂•3H₂O晶體必須進行的操作是重結晶（填操作名稱）．

Answer 1

分析 ClO₂在二氧化硫和空氣混合氣體中不易分解爆炸，發生器中發生2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄，在吸收塔中擠入氫氧化鈉溶液和過氧化氫發生氧化還原反應生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，
（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質質量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，計算氫氧化鈉的物質的量．利用c=$\frac{n}{V}$計算氫氧化鈉溶液的物質的量濃度，結合c=$\frac{1000ρw}{M}$分析；
（2）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到10%以下安全，據此解答；
（3）均發生氧化還原反應，結合反應物、生成物及電子守恒分析；
（4）NaOH溶液顯堿性，測定pH可判定；
（5）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，得到的粗晶體經過重結晶可得到純度更高的晶體．

解答 解：（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質質量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，則160gNaOH的物質的量為$\frac{160g}{40g/mol}$=4mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質的量濃度c（NaOH）=$\frac{4mol}{1L}$=4.00mol/L，若要計算該溶液的質量分數，由c=$\frac{1000ρw}{M}$可知還需要的一個條件是密度，
故答案為：4.00mol/L；密度；
（2）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到10%以下安全，所以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，防止ClO₂分解爆炸；
（3）發生器內的反應的化學方程式為2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄，吸收塔內的反應的化學方程式為2ClO₂+2NaOH+H₂O₂═2NaClO₂+O₂↑+2H₂O，
故答案為：2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄；2ClO₂+2NaOH+H₂O₂═2NaClO₂+O₂↑+2H₂O；
（4）判斷NaOH是否過量的簡單實驗方法是連續檢驗溶液的pH值，
故答案為：連續檢驗溶液的pH值；
（5）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．所以操作順序為bed，要得到更純的NaClO₂•3H₂O晶體必須進行的操作是重結晶，
故答案為：bed；重結晶．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握流程中發生的反應、混合物分離提純為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意氧化還原反應的應用，題目難度不大．