Question

工業(yè)上生產(chǎn)高氯酸（沸點(diǎn)：90°C）時還同時生產(chǎn)了亞氯酸鈉，其工藝流程如下：

（1）冷卻過濾的目的是降低NaHSO₄的

 

，并分離出NaHSO₄晶體．
（2）反應(yīng)器2中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

，SO₂的作用是作

 

劑．
（3）上述工業(yè)生產(chǎn)高氯酸的化學(xué)反應(yīng)為：3NaClO₃+3H₂SO₄（濃）=3NaHSO₄+HClO₄+2ClO₂+H₂O，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為

 

．
（4）可以通過蒸餾濾液的方法得到高氯酸的原因可能是高氯酸的沸點(diǎn)比較

 

（填“高”或“低”），容易從溶液中逸出，循環(huán)使用的物質(zhì)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：工業(yè)上生產(chǎn)高氯酸（沸點(diǎn)：90°C）時還同時生產(chǎn)了亞氯酸鈉，其工藝流程為：反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O，NaHSO₄的溶解度隨著溫度的降低而減小，冷卻得到NaHSO₄晶體，濾液通過蒸餾得到HClO₄產(chǎn)品，通入到反應(yīng)容器Ⅱ中的反應(yīng)物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，反應(yīng)的方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（1）NaHSO₄的溶解度隨著溫度的降低而減��；
（2）二氧化硫具有還原性，二氧化氯具有氧化性；
（3）2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄═2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O中，Cl元素的化合價由+5價降低為+4價產(chǎn)物為還原產(chǎn)物，S元素的化合價由+4價升高為+6價產(chǎn)物為氧化產(chǎn)物；
（4）根據(jù)題意高氯酸的沸點(diǎn)：90°C來確定分離方法；根據(jù)循環(huán)裝置中物質(zhì)的產(chǎn)生和使用知識來回答．

解答： 解：工業(yè)上生產(chǎn)高氯酸（沸點(diǎn)：90°C）時還同時生產(chǎn)了亞氯酸鈉，其工藝流程為：反應(yīng)器Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O，NaHSO₄的溶解度隨著溫度的降低而減小，冷卻得到NaHSO₄晶體，濾液通過蒸餾得到HClO₄產(chǎn)品，通入到反應(yīng)容器Ⅱ中的反應(yīng)物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，反應(yīng)的方程式為2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（1）在反應(yīng)器1中，硫酸鈉和硫酸反應(yīng)獲得的硫酸氫鈉的溶解度隨著溫度的降低而減小，這樣冷卻過濾，可以降低NaHSO₄的溶解度并分離出NaHSO₄晶體，
故答案為：溶解度；
（2）在反應(yīng)器2中，可以實(shí)現(xiàn)二氧化氯向NaClO₂的轉(zhuǎn)化，二氧化硫可以作為還原劑把ClO₂還原為NaClO₂，即2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；還原；
（3）2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄═2ClO₂+2Na₂SO₄+H₂O中2molNa₂SO₄，1mol是Na₂SO₃氧化得到，為氧化產(chǎn)物，1mol為H₂SO₄表現(xiàn)酸性的產(chǎn)物，還原產(chǎn)物為ClO₂，由反應(yīng)方程式可得，它們的物質(zhì)的量之比為1：2，
故答案為：1：2；         
（4）根據(jù)題意高氯酸的沸點(diǎn)：90C，可以采用蒸餾濾液的方法得到高氯酸，根據(jù)循環(huán)圖可以發(fā)現(xiàn)硫酸作為反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器1中，又作為生成物在反應(yīng)器2中生成，可以循環(huán)使用，
故答案為：低；H₂SO₄．

點(diǎn)評：本題是一道化工生產(chǎn)過程中的工藝流程，需要把握住工藝流程的過程，找到解決問題的突破口，運(yùn)用基本知識、結(jié)合最終要得到的產(chǎn)品來解決，要將教材所學(xué)到的基本知識應(yīng)用到實(shí)際解決問題中去，要求基礎(chǔ)知識掌握牢固，同時又能將基礎(chǔ)知識應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用中，題目難度中等．