Question

【题目】工业上生产高氯酸时，还同时生产了一种常见的重要含氯消毒剂和漂白剂亚氯酸钠（NaClO2），其工艺流程如下：

已知：① NaHSO4溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出。

② 高氯酸是至今为止人们已知酸中的最强酸，沸点90 ℃。

请回答下列问题：

（1）反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为 ，冷却的目的是 。

（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，请简要说明双氧水在反应中能代替SO2的原因是 。

（4）Ca(ClO)2、ClO2、NaClO2等含氯化合物都是常用的消毒剂和漂白剂，请写出工业上生产漂白粉的离子方程式： 。

（5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。ClO2的有效氯含量为 。（结果保留两位小数）

Answer 1

【答案】（1）3NaClO3+3H2SO4＝HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O（2分）

降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4结晶析出（2分）

（2）2ClO2+SO2+4OH－＝2ClO2－+SO42－+2H2O（2分）

（3）H2O2有还原性也能把ClO2还原为NaClO2（2分）

（4）Cl2+Ca(OH)2＝Ca2++Cl－+ClO－+H2O（2分）2.63（2分）

【解析】

试题分析：（1）观察工艺流程图可知，反应器Ⅰ中主要反应物为NaClO3 、H2SO4，主要生成物为HClO4 、ClO2 、NaHSO4 ，只有氯元素化合价发生升降，属于歧化反应，由最小公倍数法、原子守恒法逆向配平可得：；由已知信息中“NaHSO4溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出”可知，冷却的主要目的是降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4结晶析出；（2）读图可知，反应器II中主要反应物为ClO2 、NaOH、SO2 ，主要生成物为Na2SO4、NaClO2，氯元素降价，硫元素升价，由最小公倍数法、原子守恒法逆向配平可得：；（3）双氧水中氧元素的化合价为-1价，是氧元素的中间价态，遇强氧化剂时能表现还原性，因此H2O2也能把ClO2还原为NaClO2；（4）工业上常用石灰乳吸收氯气的方法制备漂白粉，即2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O，石灰乳中可以看到白色沉淀，因此Ca(OH)2不能拆写成离子，只有易溶且完全电离的CaCl2、Ca(ClO)2能拆写，由此可得：Cl2 + Ca(OH)2 ＝ Ca2+ + Cl－ + ClO－ + H2O ；设1 g ClO2的氧化能力相当于x g Cl2的氧化能力，含氯消毒剂消毒时均转化为-1价氯离子，由此可得它们得电子关系式分别为ClO2～Cl－～5e－、Cl2～2Cl－～2e－，1 g ClO2的氧化能力（即得电子的量）为mol，x g Cl2的氧化能力（即得电子的量）为mol，=，解得：x≈2.63。