Question

【題目】亞氯酸鈉（NaClO2）是一種重要的殺菌消毒劑，同時也是對煙氣進行脫硫、脫硝的吸收劑。

Ⅰ．以氯酸鈉（NaClO3）為原料制備NaClO2粗品的工藝流程如下圖所示：

已知：

i.純ClO2易分解爆炸，空氣中ClO2的體積分數(shù)在10%以下比較安全；

ii.NaClO2在堿性溶液中穩(wěn)定存在，在酸性溶液中迅速分解；

iii.NaClO2飽和溶液在溫度低于38℃時析出NaClO23H2O，等于或高于38℃時析出NaClO2晶體，高于60℃時分解成NaClO3和NaCl。

（1）試劑A應(yīng)選擇_________。（填字母）

a．SO2 b．濃硝酸 c．KMnO4

（2）反應(yīng)②的離子方程式為_________。

（3）已知壓強越大，物質(zhì)的沸點越高。反應(yīng)②結(jié)束后采用“減壓蒸發(fā)”操作的原因是________。

（4）下列關(guān)于上述流程的說法中，合理的是_________。（填字母）

a．反應(yīng)①進行過程中應(yīng)持續(xù)鼓入空氣

b．反應(yīng)①后得到的母液中，溶質(zhì)的主要成分是NaCl

c．反應(yīng)②中NaOH溶液應(yīng)過量

d．冷卻結(jié)晶時溫度選擇38℃，過濾后進行溫水洗滌，然后在低于60℃下進行干燥，得到粗產(chǎn)品NaClO2

Ⅱ．采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝。

（5）在鼓泡反應(yīng)器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應(yīng)溫度為323 K，NaClO2溶液濃度為5×103mol/L。反應(yīng)一段時間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表：

離子	SO42	SO32	NO3	NO2	Cl
c /（mol/L）	8.35×104	6.87×106	1.5×104	1.2×105	3.4×103

①寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式_________。

②由實驗結(jié)果可知，脫硫反應(yīng)速率_________（填“大于”或“小于”）脫硝反應(yīng)速率。除SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同外，還可能存在的原因是_________。（答出兩條即可）

Answer 1

【答案】 a 2OH + 2ClO2 + H2O2 2ClO2 + O2 + 2H2O 減壓可以使物質(zhì)沸點降低，實驗較低溫度下進行蒸發(fā)，可避免NaClO2因溫度高而發(fā)生分解 acd 4OH +3ClO2 + 4NO 4NO3 + 3Cl + 2H2O 大于 SO2比NO溶解度更大；在此條件下SO2還原性更強；脫硝反應(yīng)活化能更大

【解析】NaClO3和濃H2SO4在反應(yīng)器①中發(fā)生還原反應(yīng)生成ClO2和Na2SO4,所以試劑A可以用二氧化硫, ClO2在反應(yīng)器②中與雙氧水、氫氧化鈉反應(yīng)生成亞氯酸鈉,再得到其晶體。
(1)根據(jù)上面的分析可以知道試劑A為SO2,故選a,因此，本題正確答案是:a。
(2)反②中ClO2被雙氧水還原成ClO2,反應(yīng)的離子方程式為2OH+2ClO2+H2O2 2ClO2+O2+2H2O , 因此，本題正確答案是: 2OH + 2ClO2 + H2O2 2ClO2+ O2 + 2H2O

（3）含水的NaClO2受熱易分解,所以亞氯酸鈉溶液中獲得晶體,溫度不能太高,所以反應(yīng)②結(jié)束后采用“減壓蒸發(fā)”操作,在較低溫度蒸發(fā)濃縮,可防止溫度過高.NaClO2分解。因此，本題正確答案是:在較低溫度蒸發(fā)濃縮,可防止溫度過高.NaClO2分解。

（4）根據(jù)信息純ClO2易分解爆炸,空氣中ClO2的體積分數(shù)在10以下比較安全,所以要持續(xù)通過量的空氣, NaClO2在堿性溶液中穩(wěn)定存在,在酸性溶液中迅速分解,所以反應(yīng)②中堿要過量,因為試劑A為二氧化硫, NaClO3被還原成ClO2,所以反應(yīng)①后得到的母液中,溶質(zhì)的主要成分是, Na2SO4。故選acd,因此，本題正確答案是:acd。

(5) ①亞氯酸鈉具有氧化性,且NaClO2溶液呈堿性,則NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式;因此，本題正確答案是:。

②由實驗結(jié)果可以知道,在相同時間內(nèi)硫酸根離子的濃度增加的多,因此脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率.原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同,還可能是NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高, 因此，本題正確答案是:大于;NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高。