Question

8．工業(yè)生產(chǎn)高氯酸時(shí)，同時(shí)生產(chǎn)了一種常見的重要含氯消毒劑和漂白劑亞氯酸鈉（NaClO₂），其工藝流程如下：

已知：
1．NaHSO₄溶解度隨溫度的升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出．
2．高氯酸是至今為止人們已知酸中的最強(qiáng)酸，沸點(diǎn)90℃．
請回答下列問題
（1）反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O，冷卻的目的是降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄結(jié)晶析出，能用蒸餾法分離出高氯酸的原因是高氯酸的沸點(diǎn)低．
（2）反應(yīng)器Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-═2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（3）通入反應(yīng)器Ⅱ中的SO₂ 用另一物質(zhì)H₂O₂ 代替同樣能生成NaClO₂，請簡要說明雙氧水在反應(yīng)中能代替SO₂ 的原因是H₂O₂有還原性也能把ClO₂還原為NaClO₂
（4）請寫出工業(yè)上用氯氣和NaOH溶液生產(chǎn)另一種消毒劑NaClO的離子方程式Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反應(yīng)器II中與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，再得到其晶體；反應(yīng)器I中得到的溶液通過冷卻過濾得到NaHSO₄晶體，濾液為HClO₄，蒸餾得到純凈的HClO₄；
（1）NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄；冷卻溶液時(shí)會析出NaHSO₄晶體；高氯酸易揮發(fā)，蒸餾可以得到高氯酸；
（2）反應(yīng)器Ⅱ中ClO₂與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉；
（3）H₂O₂具有還原性，能還原ClO₂；
（4）具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)能用作消毒劑和漂白劑；氯氣和NaOH溶液生成NaCl和次氯酸鈉、水．

解答 解：NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反應(yīng)器II中與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，再得到其晶體；反應(yīng)器I中得到的溶液通過冷卻過濾得到NaHSO₄晶體，濾液為HClO₄，蒸餾得到純凈的HClO₄；
（1）NaClO₃和濃H₂SO₄在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；冷卻溶液時(shí)會降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄結(jié)晶析出；高氯酸的沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，蒸餾可以得到純凈的高氯酸；
故答案為：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄結(jié)晶析出；高氯酸的沸點(diǎn)低；
（2）反應(yīng)器Ⅱ中ClO₂與二氧化硫、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉，其反應(yīng)的離子方程式為：2ClO₂+SO₂+4OH^-═2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
故答案為：2ClO₂+SO₂+4OH^-═2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）H₂O₂中O元素為-1價(jià)，有還原性，能被強(qiáng)氧化劑氧化，H₂O₂能還原ClO₂，所以入反應(yīng)器Ⅱ中的SO₂用H₂O₂代替同樣能生成NaClO₂；
故答案為：H₂O₂有還原性也能把ClO₂還原為NaClO₂；
（4）工業(yè)上用氯氣和NaOH溶液生產(chǎn)次氯酸鈉溶液，同時(shí)生成NaCl和水，其反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
故答案為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

點(diǎn)評 本題以亞氯酸鈉制備為背景，考查了學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識的運(yùn)用、有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作和簡單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，以及在新情境下綜合運(yùn)用知識解決問題的能力，題目有一定的難度．