Question

2．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是過(guò)氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：
①NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出NaClO₂•3H₂O．
②純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．
③160g/L NaOH溶液是指160gNaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）160g/L NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為4mol/L．若要計(jì)算該溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要的一個(gè)條件是密度 （用文字說(shuō)明）．
（2）發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是稀釋ClO₂，防止ClO₂分解爆炸（選填序號(hào)）．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強(qiáng)酸性；     b．稀釋ClO₂以防止爆炸；    c．將NaClO₃氧化成ClO₂
（3）發(fā)生器內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄，吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ClO₂+2NaOH+H₂O₂═2NaClO₂+O₂↑+2H₂O．
（4）在堿性溶液中NaClO₂比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過(guò)量，判斷NaOH是否過(guò)量的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方法是連續(xù)檢驗(yàn)溶液的pH值．
（5）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次是bed （選填序號(hào)）．
a．蒸餾    b．蒸發(fā)    c．灼燒    d．過(guò)濾    e．冷卻結(jié)晶
要得到更純的NaClO₂•3H₂O晶體必須進(jìn)行的操作是重結(jié)晶（填操作名稱(chēng)）．

Answer 1

分析 ClO₂在二氧化硫和空氣混合氣體中不易分解爆炸，發(fā)生器中發(fā)生2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄，在吸收塔中擠入氫氧化鈉溶液和過(guò)氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到晶體NaClO₂•3H₂O，
（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，計(jì)算氫氧化鈉的物質(zhì)的量．利用c=$\frac{n}{V}$計(jì)算氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度，結(jié)合c=$\frac{1000ρw}{M}$分析；
（2）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全，據(jù)此解答；
（3）均發(fā)生氧化還原反應(yīng)，結(jié)合反應(yīng)物、生成物及電子守恒分析；
（4）NaOH溶液顯堿性，測(cè)定pH可判定；
（5）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體，得到的粗晶體經(jīng)過(guò)重結(jié)晶可得到純度更高的晶體．

解答 解：（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，則160gNaOH的物質(zhì)的量為$\frac{160g}{40g/mol}$=4mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=$\frac{4mol}{1L}$=4.00mol/L，若要計(jì)算該溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，由c=$\frac{1000ρw}{M}$可知還需要的一個(gè)條件是密度，
故答案為：4.00mol/L；密度；
（2）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全，所以發(fā)生器中鼓入空氣的作用應(yīng)是稀釋ClO₂以防止爆炸，
故答案為：稀釋ClO₂，防止ClO₂分解爆炸；
（3）發(fā)生器內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄，吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ClO₂+2NaOH+H₂O₂═2NaClO₂+O₂↑+2H₂O，
故答案為：2NaClO₃+SO₂═2ClO₂+Na₂SO₄；2ClO₂+2NaOH+H₂O₂═2NaClO₂+O₂↑+2H₂O；
（4）判斷NaOH是否過(guò)量的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方法是連續(xù)檢驗(yàn)溶液的pH值，
故答案為：連續(xù)檢驗(yàn)溶液的pH值；
（5）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體．所以操作順序?yàn)閎ed，要得到更純的NaClO₂•3H₂O晶體必須進(jìn)行的操作是重結(jié)晶，
故答案為：bed；重結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握流程中發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離提純?yōu)榻獯鸬年P(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�注意氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用，題目難度不大．