Question

13．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌．以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：①NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出产品NaClO₂•3H₂O；
②纯ClO₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下．
（1）发生器中发生反应的离子方程式为2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-．发生器中鼓入空气的作用可能是c．
a．将SO₂氧化成SO₃，增强酸性 b．将NaClO₃还原为ClO₂ c．稀释ClO₂以防止爆炸
（2）吸收塔内发生反应的化学方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；吸收塔内的温度不能超过20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
（3）吸收塔中为防止NaClO₂被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中．以下还可以选择的还原剂是a（选填序号）．
a．Na₂O₂            b．Na₂S               c．FeCl₂
（4）从滤液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶体的实验操作依次是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．

Answer 1

分析 （1）ClO₂发生器中NaClO₃与SO₂发生氧化还原反应生成ClO₂和Na₂SO₄；由信息②可知，纯ClO₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全．据此解答；
（2）根据题目信息并运用氧化还原反应理论判断反应物、生成物；根据流程信息可知，吸收塔内生成NaClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合价降低，被还原；则H₂O₂必定被氧化，有氧气产生，据此书写方程式；温度过高，H₂O₂容易分解；
（3）还原性要适中．还原性太强，会将ClO₂还原为更低价态产物，影响NaClO₂生产；方便后续分离提纯，加入试剂不能干扰后续生产，Na₂O₂溶于水相当于H₂O₂；
（4）从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法，通过过滤得到粗晶体，得到的粗晶体经过重结晶可得到纯度更高的晶体．

解答 解：（1）ClO₂发生器中NaClO₃与SO₂发生氧化还原反应生成ClO₂和Na₂SO₄，其反应的离子方程式为：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-；
由信息②可知，纯ClO₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全．发生器中鼓入空气的作用应是稀释ClO₂以防止爆炸，
故答案为：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂+SO₄^2-；c；
（2）根据流程信息可知，吸收塔内生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合价降低，被还原；则H₂O₂必定被氧化，有氧气产生，反应方程式为：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；
H₂O₂不稳定，温度过高，H₂O₂容易分解，吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案为：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；防止H₂O₂分解；
（3）还原性要适中．还原性太强，会将ClO₂还原为更低价态产物，影响NaClO₂生产；方便后续分离提纯，加入试剂不能干扰后续生产，Na₂O₂溶于水相当于H₂O₂；Na₂S、FeCl₂还原性较强，而生成物与NaClO₂分离比较困难，
故答案为：a；
（4）从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法，通过过滤得到粗晶体，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．

点评 本题考查物质制备，综合性较强，涉及氧化还原反应、物质分离和提纯的综合应用，明确物质性质及实验基本操作原理是解本题关键，需要学生较强的综合能力，难度较大．