【題目】工業(yè)上生產(chǎn)高氯酸時,還同時生產(chǎn)了一種常見的重要合氯消毒劑和漂白劑亞氯酸鈉(NaClO2),工藝流程如下:

已知:a. NaHSO4的溶解度隨著溫度的升高而增大,適當條件下可結晶析出;

b.高氯酸是至今為止人們已知酸中的最強酸,沸點:90℃。

(1)操作①冷卻過濾的目的是__________________

(2)反應器I中發(fā)生化學反應的方程式是_________________,反應器I中的溫度最佳為__________(填序號);操作②的名稱為______________。

A.0 B. 20 C. 80 D. 120

(3)反應器II中發(fā)生反應的離子方程式為_________;SO2的作用為_______________(氧化劑、還原劑)。

(4)加快反應器II中反應速率的措施有___________(寫出2種措施即可)等。從反應器II中獲得NaClO2粗品的實驗操作依次是______________(選序號,下同),進一步提純的操作名稱為______________

A.過濾 B.重結晶 C.蒸餾 D.蒸發(fā)濃縮 E.蒸干灼燒 F.冷卻結晶

【答案】降低NaHSO4的溶解度,使NaHSO4結晶析出 3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O C 蒸餾 2ClO2+SO2+4OH=2ClO2-+SO42+2H2O 還原劑 適當升高溫度、或增大氫氧化鈉的濃度、氣體與溶液的接觸面積(寫出兩條即可) DFA B

【解析】

NaClO3和濃H2SO4在反應器I中反應:3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O,生成HClO4、ClO2NaHSO4,ClO2在反應器II中與二氧化硫、氫氧化鈉反應2ClO2+SO2+4NaOH═2NaClO2+Na2SO4+2H2O,生成亞氯酸鈉,再得到其晶體;反應器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,據(jù)此分析。

1)已知:NaHSO4的溶解度隨著溫度的升高而增大,故用冷卻過濾的目的是降低NaHSO4的溶解度,使NaHSO4結晶析出;

故答案為:降低NaHSO4的溶解度,使NaHSO4結晶析出;

2)由圖可知,NaClO3和濃H2SO4在反應器I中反應,生成物有HClO4、ClO2、NaHSO4等,根據(jù)原子守恒、化合價升降守恒配平其方程式為:3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O;反應器I中加入的氯酸鈉在濃硫酸的作用下發(fā)生了氧化還原反應,得到ClO2氣體和高氯酸,所以要得到較高濃度的高氯酸溶液,應該盡可能的升溫使ClO2氣體溢出,同時溫度不能過高,超過高氯酸沸點溫度90℃容易使高氯酸氣化,所以最佳溫度應該選C,80℃;而在后一階段的濾液中再獲得純凈的高氯酸產(chǎn)品,可以選擇蒸餾,升高溫度至高氯酸沸點溫度,蒸餾得到高氯酸純品;

故答案為:3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O;C;蒸餾;

3)從反應II的前后反應物和產(chǎn)物可以看出,發(fā)生了氧化還原反應,ClO2氣體做氧化劑,SO2做還原劑在反應中被氧化為了SO42,有堿參與反應生成鹽和水,反應的離子方程式為2ClO2+SO2+4OH=2ClO2-+SO42+2H2O

故答案為:2ClO2+SO2+4OH=2ClO2-+SO42+2H2O;還原劑;

4)影響反化學應速率的因素有溫度、濃度、接觸面積等,所以在反應器II中要加快反應速率,可以通過適當升高溫度、或增大氫氧化鈉的濃度、氣體與溶液的接觸面積等措施來改變;若要從從反應器II中獲得NaClO2晶體粗品,可以通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾的方法得到,故選DFA;進一步提純粗品晶體,則應該對該粗產(chǎn)品進行重結晶處理;

故答案為:適當升高溫度、或增大氫氧化鈉的濃度、氣體與溶液的接觸面積等;DFAB;

故答案為:適當升高溫度、或增大氫氧化鈉的濃度、氣體與溶液的接觸面積(寫出兩條即可);DFAB。

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