Question

亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的消毒劑，主要用于水、砂糖、油脂的漂白與殺菌。以下是制取亞氯酸鈉的工藝流程：

已知：①NaClO₂的溶解度隨著溫度升高而增大，適當(dāng)條件下可結(jié)晶析出。
②ClO₂氣體只能保持在稀釋狀態(tài)下以防止爆炸性分解，且需現(xiàn)合成現(xiàn)用。
③ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在。
(1)在無隔膜電解槽中持續(xù)電解一段時(shí)間后，生成氫氣和NaClO₃，請(qǐng)寫出陽極的電極反應(yīng)方程式：                                 。
(2)反應(yīng)生成ClO₂氣體需要X酸酸化的原因?yàn)椋?u>                   。X酸為      。
(3)吸收塔內(nèi)的溫度不能過高的原因?yàn)椋?u>           
(4)吸收塔內(nèi)ClO₂隨著還原劑的不同和溶液酸堿性的變化可被還原為ClO₂^—或Cl^—。ClO₂被S^2—還原為ClO₂^—、Cl^—的轉(zhuǎn)化率與溶液pH的關(guān)系如右圖所示。

請(qǐng)寫出pH≤2時(shí)ClO₂與S^2—反應(yīng)的離子方程式：                                      。
(5)第二步向NaClO₃溶液中通SO₂的同時(shí)通入空氣的原因?yàn)椋?u>                 。
(6)從濾液中得到NaClO₂●3H₂O粗晶體的操作步驟為
        、               、              。

Answer 1

（12分）(1) Cl^—+6e^—+6OH^—＝ClO₃^—+3H₂O (2) ClO₂只能在酸性環(huán)境中存在；硫酸
(3)防止H₂O₂分解     (4) 2ClO₂+5S^2—+ 8H⁺ ＝2Cl^—+5S↓+4H₂O  
(5)稀釋ClO₂氣體，防止爆炸     (6)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾

試題分析：（1）電解池中陽極失去電子，所以溶液中的氯離子在陽極失去電子，因此反應(yīng)的電極反應(yīng)式是Cl^—+6e^—+6OH^—＝ClO₃^—+3H₂O。
（2）由于ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在，所以只能在酸性環(huán)境中存在。由于在酸性條件下，氯酸鈉容易和鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以X應(yīng)該是硫酸。
（3）H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能過高，其目的是防止H₂O₂分解。
（4）根據(jù)圖像可知，pH≤2時(shí)ClO₂被還原為Cl^—，所以該反應(yīng)的離子方程式是2ClO₂+5S^2—+ 8H⁺ ＝2Cl^—+5S↓+4H₂O。
（5）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，目的是稀釋ClO₂氣體，防止爆炸。
（6）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，通過過濾得到粗晶體，所以從濾液中得到NaClO₂·3H₂O粗晶體的操作步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。
點(diǎn)評(píng)：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題綜合性強(qiáng)，在注重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)鞏固和訓(xùn)練的同時(shí)，側(cè)重對(duì)學(xué)生解題能力的培養(yǎng)和方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。本題以學(xué)生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對(duì)濃度概念的理解、對(duì)氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用、有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作和簡單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力考察以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，題目有一定的難度。