Question

【題目】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(chǎn)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(dāng)條件下可結(jié)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%以下較安全；

③HClO2可看成是強酸。

(1)160 g·L-1NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為__________________，若要計算該溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù),還需要的一個條件是____。

(2)在發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是____(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)吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為____；

吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H2O2分解，寫出H2O2分解的化學(xué)方程式：_________________。

(4)在堿性溶液中NaClO2比較穩(wěn)定,所以吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過量，判斷NaOH是否過量的簡單的實驗方法是___________。

(5)吸收塔中為防止NaClO2被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應(yīng)適中。除H2O2外，還可以選擇的還原劑是__________________ (填序號)。

A.Na2O2　　 B.Na2S　　 C.FeCl2　　 D.PbO(懸濁液)

(6)從濾液中得到NaClO2·3H2O粗晶體的實驗操作依次是____(填序號)。

A.蒸餾　 B.蒸發(fā)　 C.灼燒　 D.過濾　 E.冷卻結(jié)晶

要得到更純的NaClO2·3H2O晶體必須進行的操作是____(填操作名稱)。

Answer 1

【答案】4 mol/L 該溶液的密度 B 2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2 2H2O22H2O+O2↑ 連續(xù)測定吸收塔內(nèi)溶液的pH A、D B、E、D或E、D 重結(jié)晶

【解析】

NaClO3溶液與稀硫酸在ClO2發(fā)生器中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生ClO2，ClO2在二氧化硫和空氣混合氣體中不易分解爆炸，在吸收塔中擠入氫氧化鈉溶液和過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO2，NaClO2的溶解度隨溫度升高而增大，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體NaClO23H2O。

(1)濃度g/L表示1 L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少，160 g/LNaOH溶液表示1 L氫氧化鈉溶液含有160 gNaOH，假設(shè)溶液體積為1 L，則160 gNaOH的物質(zhì)的量n(NaOH)= =4 mol，所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c(NaOH)==4 mol/L，若要計算該溶液的質(zhì)量分數(shù)，必須知道溶液的質(zhì)量，據(jù)m(溶液)=ρ·V可知，還要知道溶液的密度；

(2)由信息②可知，純ClO2易分解爆炸，發(fā)生器中鼓入空氣的作用應(yīng)是稀釋ClO2，以防止爆炸，故合理選項是B；

(3)根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO2，所以一定有ClO2→NaClO2，化合價降低，被還原；則H2O2必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，反應(yīng)方程式為2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2，H2O2不穩(wěn)定，溫度過高，H2O2容易分解，吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H2O2分解，H2O2分解的化學(xué)方程式為：2H2O22H2O+O2↑；

(4)NaClO2在溶液pH>11.5時的堿性溶液中比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過量，判斷NaOH是否過量的簡單的實驗方法是連續(xù)測定吸收塔內(nèi)溶液的pH；

(5)吸收塔中還原性要適中，還原性太強，會將ClO2還原為更低價態(tài)產(chǎn)物，影響NaClO2生產(chǎn)；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產(chǎn)，Na2O2溶于水相當(dāng)于H2O2，Na2S、FeCl2還原性較強，生成物與NaClO2分離比較困難，PbO懸濁液與水反應(yīng)產(chǎn)生Pb2+和水，Pb2+還原性較弱，可以加入，故合理選項是AD；

(6)從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，故分離混合物的方法是B、E、D或E、D；

然后再通過過濾得到粗晶體，得到的粗晶體經(jīng)過重結(jié)晶可得到純度更高的晶體，要得到更純的NaClO2·3H2O晶體必須進行的操作是重結(jié)晶。