Question

工業(yè)上生產高氯酸（沸點：90℃）時還同時生產了亞氯酸鈉，其工藝流程如下：
（1）實驗室進行過濾操作的常用玻璃儀器有

 

．
（2）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

 

．
（4）加快反應器Ⅱ中反應速率的措施有

 

（寫出一種措施即可）等．從反應器Ⅱ中獲得NaClO₂粗品的實驗操作依次是

 

（填序號，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  G．萃取分液
（5）上述流程中可循環(huán)使用的物質為

 

，副產品除NaClO₂、NaHSO₄外還有

 

（填化學式）．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）過濾操作的常用玻璃儀器有（普通）漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2）反應器Ⅰ中發(fā)生反應的化學方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O；溫度太低，反應速率太慢，溫度太高不利于NaHSO₄結晶析出，而且會造成高氯酸的損失，因為高氯酸的沸點為90℃，所以溫度應＜90℃； 互溶的液體，可根據(jù)沸點的不同用蒸餾法分離；
（3）根據(jù)流程圖可知：反應物有ClO₂+SO₂+NaOH、生成物有NaClO₂，由ClO₂變成ClO₂^-，化合價降低，則SO₂應被氧化生成SO₄^2-，然后根據(jù)守恒配平即可；
（4）根據(jù)影響化學反應速率的因素可知，加快反應器Ⅱ中反應速率的措施有：適當升高溫度[增大NaOH溶液的濃度、增大氣體（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接觸面積等]；從反應器Ⅱ中獲得NaClO₂晶體的實驗操作依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾；要除去NaClO₂粗品中的少量可溶性雜質，進一步提純的操作為重結晶；
 （5）根據(jù)循環(huán)圖可以發(fā)現(xiàn)硫酸作為反應物進入反應器1中，生成的硫酸在操作②后得到的溶液中；根據(jù)元素守恒可推出副產品的成分．

解答： 解：（1）過濾操作的常用玻璃儀器有（普通）漏斗、玻璃棒、燒杯，
故答案為：（普通）漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2）溫度太低，反應速率太慢，溫度太高不利于NaHSO₄結晶析出，而且會造成高氯酸的損失，因為高氯酸的沸點為90℃，所以溫度應＜90℃，應選C； 互溶的液體，可根據(jù)沸點的不同用蒸餾法分離蒸餾，
故答案為：C；蒸餾；
（3）根據(jù)流程圖可知：反應物有ClO₂+SO₂+NaOH、生成物有NaClO₂，由ClO₂變成ClO₂^-，化合價降低，則SO₂應被氧化生成SO₄^2-，然后根據(jù)守恒配平即可；
故答案為：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；  
（4）根據(jù)影響化學反應速率的因素可知，加快反應器Ⅱ中反應速率的措施有：適當升高溫度、增大NaOH溶液的濃度、增大氣體（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接觸面積等；從反應器Ⅱ中獲得NaClO₂晶體的實驗操作依次是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾；要除去NaClO₂粗品中的少量可溶性雜質，進一步提純的操作名稱為重結晶，
 故答案為：適當升高溫度、增大NaOH溶液的濃度、增大氣體（SO₂、ClO₂）和NaOH溶液的接觸面積等；
DF（A）；B；
（5）根據(jù)循環(huán)圖可以發(fā)現(xiàn)硫酸作為反應物進入反應器1中，上述流程分為2個生產方向，在生產高氯酸的環(huán)節(jié)中，蒸餾得到高氯酸純品剩下的溶液為硫酸溶液，所以硫酸溶液可以循環(huán)到反應器I中加以利用；根據(jù)元素守恒可推出副產品的成分為Na₂SO₄，
故答案為：硫酸；Na₂SO₄．

點評：本題是一道工藝流程題目，考查角度廣，難度較大，需要把握住工藝流程的過程，找到解決問題的突破口，運用基本知識、結合最終要得到的產品來解決．