Question

【題目】制糖工業(yè)中利用蔗糖和氯酸鈉制備二氧化氯，用于蔗糖的殺菌消毒及蔗渣造紙的漂白，工藝流程如圖：

己知：①ClO2易溶于水，稀溶液于冷暗處相對穩(wěn)定，沸點為11℃，遇光、熱易引走墾爆炸，常用空氣、二氧化碳等氣體稀釋降低爆炸性。

②NaClO2易溶于水，難溶于乙醇，水溶液常溫下穩(wěn)定，酸性條件下易產(chǎn)生ClO2，高于60℃時易分解。

(1)“反應(yīng)”階段控制溫度80～90℃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。該工藝流程中用蔗糖做還原劑可能的優(yōu)點是___。

(2) “吸收”階段用真空泵將氣體引入蒸餾水中制得ClO2吸收液。實驗室模擬該流程，需控制吸收液的溫度以提高吸收率，控溫最適宜的操作是___。為提高實驗安全性，可用足量的NaOH和H2O2混合液吸收反應(yīng)后的氣體以獲得更穩(wěn)定的NaClO2，實驗裝置如圖（部分裝置已略去）。圖中裝置B的作用是___。混合液吸收ClO2的離子方程式為___。

(3)裝置c中獲得的NaClO2中混有少量Na2CO3等雜質(zhì)，為獲得較純凈的NaClO2，可用足量的Ba(OH)2和H2O2混合液吸收反應(yīng)后的氣體，再進(jìn)一步除雜。NaClO2的溶解度如圖所示，請補(bǔ)充完整由吸收液制備少量無水亞氯酸鈉的實驗方案：將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通入足量Ba(OH)2和H2O2混合液中充分吸收，過濾，向濾液中___。

（實驗中須使用的試劑和儀器有：飽和Na2SO4溶液，乙醇，減壓裝置）

Answer 1

【答案】48NaClO3+C12H22O11+24H2SO448ClO2↑+12CO2↑+24Na2SO4+35H2O 原料廉價易得，產(chǎn)生CO2氣體可起到稀釋作用，降低爆炸性 冰水浴 安全瓶 2OH-+2ClO2+H2O2=2+2H2O+O2↑ 加入飽和Na2SO4溶液至不再產(chǎn)生沉淀，過濾，取濾液，減壓條件下，55℃(38-60℃)蒸發(fā)濃縮，當(dāng)出現(xiàn)較多固體時，高于38℃趁熱過濾，用乙醇洗滌固體2～3次，低于60℃條件下干燥，得到無水NaClO2

【解析】

甘蔗渣壓榨去渣，得到蔗糖，與NaClO3、H2SO4混合發(fā)生反應(yīng)，生成ClO2和CO2等，生成的ClO2用水吸收，由于氣體的溶解度隨溫度的升高而減小，所以應(yīng)在低溫下通入水中；為提高實驗安全性，可用足量的NaOH和H2O2混合液吸收反應(yīng)后的氣體以獲得更穩(wěn)定的NaClO2，此時發(fā)生氧化還原反應(yīng)，同時生成O2等；但生成的NaClO2中常混入Na2CO3，所以應(yīng)將其除去。操作過程中，應(yīng)注意使用“飽和Na2SO4溶液，乙醇，減壓裝置”�？砂�NaOH換成Ba(OH)2，過量的Ba(OH)2再加飽和硫酸鈉轉(zhuǎn)化為沉淀，過濾所得濾液蒸發(fā)結(jié)晶時，應(yīng)減壓，一方面要防止溫度過高引起NaClO2分解，另一方面又要防止溫度過低引起溶質(zhì)的轉(zhuǎn)化，干燥時同樣要注意溫度的控制，洗滌時應(yīng)使用乙醇，以減少水洗時的溶解損失。

(1)“反應(yīng)”階段控制溫度80～90℃，此時蔗糖與NaClO3、H2SO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成ClO2、CO2和Na2SO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為48NaClO3+C12H22O11+24H2SO448ClO2↑+12CO2↑+24Na2SO4+35H2O。該工藝流程中所用蔗糖是就地取材，依據(jù)信息，生成的CO2也具有安全性，所以可能的優(yōu)點是原料廉價易得，產(chǎn)生CO2氣體可起到稀釋作用，降低爆炸性。答案為：48NaClO3+C12H22O11+24H2SO448ClO2↑+12CO2↑+24Na2SO4+35H2O；原料廉價易得，產(chǎn)生CO2氣體可起到稀釋作用，降低爆炸性；

(2) 溫度低，有利于蒸餾水中制得ClO2吸收液，所以控溫最適宜的操作是冰水浴。吸收氣體時，需防止倒吸，圖中裝置B的作用是安全瓶。NaOH和H2O2混合液吸收ClO2時，ClO2作氧化劑，將H2O2氧化為O2，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2OH-+2ClO2+H2O2=2+2H2O+O2↑。答案為：冰水��；安全瓶；2OH-+2ClO2+H2O2=2+2H2O+O2↑；

(3)裝置c中用足量的Ba(OH)2和H2O2混合液吸收反應(yīng)后的氣體時，Na2CO3轉(zhuǎn)化為BaCO3沉淀，過量的Ba(OH)2需加入飽和硫酸鈉轉(zhuǎn)化為沉淀，同時H2O2、ClO2與生成的NaOH發(fā)生反應(yīng)，獲得NaClO2，從溶解度曲線可以看出，溫度需控制在38℃以上，由信息中可知，NaClO2高于60℃時易分解，所以不管是蒸發(fā)還是干燥，都需將溫度控制在此范圍，同時需考慮過濾過程中溫度不能低于38℃，洗滌時用乙醇洗滌，以減少水洗時的溶解損失。從而得出由吸收液制備少量無水亞氯酸鈉的實驗方案：將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通入足量Ba(OH)2和H2O2混合液中充分吸收，過濾，向濾液中加入飽和Na2SO4溶液至不再產(chǎn)生沉淀，過濾，取濾液，減壓條件下，55℃(38~60℃)蒸發(fā)濃縮，當(dāng)出現(xiàn)較多固體時，高于38℃趁熱過濾，用乙醇洗滌固體2～3次，低于60℃條件下干燥，得到無水NaClO2。答案為：加入飽和Na2SO4溶液至不再產(chǎn)生沉淀，過濾，取濾液，減壓條件下，55℃(38~60℃)蒸發(fā)濃縮，當(dāng)出現(xiàn)較多固體時，高于38℃趁熱過濾，用乙醇洗滌固體2～3次，低于60℃條件下干燥，得到無水NaClO2。