Question

10．工業(yè)上生產(chǎn)高氯酸時(shí)，還同時(shí)生產(chǎn)一種常見的重要含氯消毒劑和漂白劑亞氯酸鈉（NaClO₂），工藝流程如下：
已知：①NaHSO₄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）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．反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄（濃）═HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O，
（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，雙氧水此時(shí)體現(xiàn)了還原性．
（4）Ca（ClO）₂、ClO₂、NaClO、NaClO₂等含氯化合物都是常用的消毒劑和漂白劑是因?yàn)樗鼈兌季哂袕?qiáng)氧化性，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）在反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的可根據(jù)加入的原料有NaClO₃、濃硫酸，生成物有ClO₂氣體、NaHSO₄、HClO₄溶液，依據(jù)書寫化學(xué)方程式的規(guī)則書寫出化學(xué)反應(yīng)方程式：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O，同時(shí)將反應(yīng)后的容器內(nèi)的溶液冷卻，有NaHSO₄晶體析出，又得到HClO₄溶液，說明硫酸氫鈉的溶解度隨溫度的降低而減小，使硫酸氫鈉從溶液中結(jié)晶析出，過濾后再將濾液蒸發(fā)既得到純凈的HClO₄，說明高氯酸的沸點(diǎn)低；
（2）根據(jù)通入到反應(yīng)容器Ⅱ中的反應(yīng)物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，氯的化合價(jià)由+4價(jià)變成了+3價(jià)，得到電子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理硫應(yīng)失電子，由+4價(jià)變成+6價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理的氧化劑得到電子總數(shù)等于還原劑失去電子的總數(shù)，書寫出氧化還原反應(yīng)方程式：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）如果將反應(yīng)器Ⅱ中的SO₂ 用H₂O₂ 代替同樣能生成NaClO₂，說明變換物質(zhì)后，氧化還原反應(yīng)照樣能發(fā)生生成NaClO₂，也就說明H₂O₂也具有還原性，也能把ClO₂還原為NaClO₂；
（4）消毒劑和漂白劑的消毒原理和漂白原理是利用它們的強(qiáng)氧化性來達(dá)到目的．根據(jù)教材知識(shí)工業(yè)上制取漂白粉是用氯氣與消石灰反應(yīng)得到的，其反應(yīng)原理為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

解答 解：（1）將反應(yīng)生成物的混合溶液冷卻得到NaHSO₄晶體，說明硫酸氫鈉的溶解度隨溫度的降低而減小，過濾后，將濾液蒸發(fā)得到純凈的HClO₄，說明高氯酸的沸點(diǎn)低，另外根據(jù)加入到反應(yīng)器Ⅰ中的原料有NaClO₃、濃硫酸，生成物有ClO₂氣體、NaHSO₄、HClO₄溶液．依據(jù)書寫化學(xué)方程式的規(guī)則，即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)滿足原子的種類和數(shù)目不變，書寫出化學(xué)反應(yīng)方程式為：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O，
故答案為：降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄結(jié)晶析出；高氯酸的沸點(diǎn)低；3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O；
（2）根據(jù)通入到反應(yīng)容器Ⅱ中的反應(yīng)物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，氯的化合價(jià)由+4價(jià)變成了+3價(jià)，得到電子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的原理硫應(yīng)失電子，由+4價(jià)變成+6價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理的氧化劑得到電子總數(shù)等于還原劑失去電子的總數(shù)，則氧化還原反應(yīng)方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）如果將反應(yīng)器Ⅱ中的SO₂ 用H₂O₂ 代替同樣能生成NaClO₂，說明變換物質(zhì)后，氧化還原反應(yīng)照樣能發(fā)生生成NaClO₂，也就說明H₂O₂也具有還原性，也能把ClO₂還原為NaClO₂，故答案為：還原；
（4）消毒劑和漂白劑的消毒原理和漂白原理是利用它們的強(qiáng)氧化性來達(dá)到目的．根據(jù)教材知識(shí)工業(yè)上制取漂白粉是用氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)得到的，其反應(yīng)原理為Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O，故答案為：強(qiáng)氧化性；Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

點(diǎn)評 本題是一道化工生產(chǎn)過程中的工藝流程，需要把握住工藝流程的過程，找到解決問題的突破口，運(yùn)用基本知識(shí)、結(jié)合最終要得到的產(chǎn)品來解決，要將教材所學(xué)到的基本知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際解決問題中去，要求基礎(chǔ)知識(shí)掌握牢固，同時(shí)又能將基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用中