Question

【题目】一种生产高氯酸(HClO4)的工艺流程如图所示，该流程同时产出重要含氯消毒剂(ClO2)和漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)：

已知：①NaHSO4溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出。

②高氯酸是一种强酸，沸点130℃左右。.

请回答下列问题：

（1）完成反应器1中生成高氯酸的化学方程式：NaClO3+H2SO4=HClO4+__ClO2↑+NaHSO4+___。冷却的目的是__，能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是___。

（2）反应器II中发生反应的离子方程式为___。

（3）通入反应器II中的SO2用H2O2代替同样能生成NaClO2，请简要说明H2O2能代替SO2的原因是___。

Answer 1

【答案】3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O 降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4结晶析出 HClO4沸点低，且与滤液中其他成分沸点差异较明显 2ClO2+SO2+4OH-=2++2H2O H2O2有还原性，也能把ClO2还原为NaClO2

【解析】

(1) 根据得失电子守恒和原子守恒，书写出化学反应方程式；冷却的目的是是利用NaHSO4溶解度来冷却结晶；用蒸馏法分离混合物是因为两者的沸点相差明显；

(2) 根据通入到反应容器Ⅱ中的反应物有NaOH、SO2、H2O、ClO2，生成物有NaClO2，根据氧化还原反应的得失电子守恒，和质量守恒定律来配平离子方程式；

(3) SO2用H2O2代替同样能生成NaClO2，因为H2O2与SO2一样具有还原性。

(1)反应中Cl元素的化合价部分由+5价升至+7价、部分由+5价降至+4价，根据得失电子守恒和原子守恒，书写出化学反应方程式为：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2+3NaHSO4+H2O；因为硫酸氢钠的溶解度随温度的升高而增大，将反应生成物的溶液冷却得到NaHSO4晶体，过滤后，将滤液蒸馏得到纯净的HClO4，是因为高氯酸的沸点低，且与滤液中其他成分沸点差异较明显，故答案为：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O；降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4结晶析出；HClO4沸点低，且与滤液中其他成分沸点差异较明显；

(2) 根据通入到反应容器Ⅱ中的反应物有NaOH、SO2、H2O、ClO2，生成物有NaClO2，氯的化合价由+4价变成了+3价，得到电子，根据氧化还原反应的原理硫应失电子，由+4价变成+6价，根据氧化还原反应原理：氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子的总数，则氧化还原反应方程式为：2ClO2+SO2+4OH-=2++2H2O，故答案为：2ClO2+SO2+4OH-=2++2H2O；

(3) 如果将反应器Ⅱ中的SO2用H2O2代替同样能生成NaClO2，说明变换物质后，氧化还原反应照样能发生生成NaClO2，也就说明H2O2也具有还原性，也能把ClO2还原为NaClO2，故答案为：H2O2有还原性，也能把ClO2还原为NaClO2。