Question

【題目】高氯酸是一種酸性極強(qiáng)的無(wú)機(jī)含氧酸，可用于制備高氯酸鹽、人造金剛石提純等方面。查閱資料得到以下有關(guān)高氯酸的信息：

名稱	分子式	外觀	沸點(diǎn)
高氯酸	HClO4	無(wú)色液體	130℃

工業(yè)上生產(chǎn)高氯酸的同時(shí)還生產(chǎn)了亞氯酸鈉，工業(yè)流程如下:

（1）操作①的名稱是____________，操作②的名稱是___________。

（2）反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。

（3）反應(yīng)器Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________。

（4）若反應(yīng)器Ⅱ中SO2以H2O2代替也可達(dá)到同樣的目，此時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________。

（5）若想得到201kg的HClO4純品，至少需要NaClO3_________kg。

（6）工業(yè)上也可用鉑作陽(yáng)極、銅作陰極電解鹽酸制得高氯酸，在陽(yáng)極區(qū)可得到20%的高氯酸。寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式（其中鹽酸與高氯酸以化學(xué)式出現(xiàn)）______________________________。

Answer 1

【答案】 過(guò)濾 蒸餾 3NaClO3+3H2SO4(濃)= HC1O4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O 4OH-+SO2+2ClO2=2ClO2-+SO42-+2H2O 2ClO2+2OH-+H2O=2ClO2-+O2+2H2O 639kg 4H2O+HCl-8e-=HClO4+8H+

【解析】本題考查化學(xué)工藝流程，涉及實(shí)驗(yàn)基本操作、化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，（1）根據(jù)流程，操作①得到晶體和濾液，因此操作①為過(guò)濾；操作②從溶液中得到高氯酸，根據(jù)信息，高氯酸是液體，沸點(diǎn)在130℃，因此操作②是蒸餾；（2）反應(yīng)器I中加入NaClO3和濃硫酸，得到ClO2、NaHSO4、HClO4，大概形式為NaClO3＋H2SO4→ClO2↑＋NaHSO4＋HClO4，根據(jù)化合價(jià)的升降法進(jìn)行配平，得出：3NaClO3＋3H2SO4→2ClO2↑＋3NaHSO4＋HClO4，產(chǎn)物中缺少2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子，即少了1個(gè)H2O，化學(xué)反應(yīng)方程式為3NaClO3+3H2SO4(濃)= HC1O4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O ；（3）根據(jù)流程，ClO2中Cl顯＋4價(jià)，轉(zhuǎn)變成NaClO2，其中Cl顯＋3價(jià)，顯然SO2作還原劑，SO2用H2O2代替，H2O2作還原劑，被氧化成氧氣，根據(jù)化合價(jià)的升降、原子守恒、所帶電荷守恒進(jìn)行配平，離子反應(yīng)方程式為4OH－+SO2+2ClO2=2ClO2－+SO42－+2H2O；（5）根據(jù)（2）中反應(yīng)方程式，3NaClO3～HClO4，因此m(NaClO3)=201×3×106.5/100.5kg=639kg；（6）根據(jù)電解原理，陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價(jià)升高，陽(yáng)極反應(yīng)式為4H2O+HCl-8e－=HClO4+8H＋。