题目内容
【题目】亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:
已知:①HC1O2可视为强酸,NaClO2的溶解度随温度升高而增大。②ClO2的沸点为283K,纯ClO2易分解爆炸。回答下列问题:
(1)ClO2发生器中发生反应的离子方程式为____;向其中鼓入空气的作用可能是____。
(2)吸收塔中发生反应的化学方程式为____;为防止生成的NaClO2被继续还原成NaCl,所用还原剂的还原性应适中。除H2O2外,还可以选择的还原剂是____(填序号)。
A.Na2O2 B.Na2S C. FeCl2 D.KMnO4
(3)操作①的实验方法依次是_____、_____、过滤;操作②实验方法是_____。
(4)akg NaClO3理论上可制___ kg NaClO2·3H2O。
【答案】2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42- 稀释ClO2,防止爆炸 2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2 A 蒸发浓缩; 冷却结晶 重结晶 1.36a
【解析】
由流程可知,NaClO3溶解后与SO2发生氧化还原反应生成ClO2,结合信息②可知鼓入空气稀释ClO2,吸收塔内发生2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2,过滤后,结合信息①可知,滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到NaClO23H2O。
(1)ClO2发生器中NaClO3与SO2发生氧化还原反应生成ClO2和Na2SO4,其反应的离子方程式为:2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42-;由信息②可知,纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释,则发生器中鼓入空气的作用应是稀释ClO2以防止爆炸,故答案为:2ClO3-+SO2=2ClO2+SO42-;稀释ClO2,防止爆炸;
(2)根据流程信息可知,吸收塔内生成NaClO2,所以一定有ClO2→NaClO2,氯元素化合价降低,ClO2被还原,则H2O2必定被氧化做还原剂,反应中有氧气产生,反应方程式为:2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2;还原性要适中,还原性太强,会将ClO2还原为更低价态产物,影响NaClO2生产;为方便后续分离提纯,加入试剂不能干扰后续生产,Na2O2溶于水相当于H2O2,Na2S、FeCl2还原性较强,而且生成物与NaClO2分离比较困难,KMnO4具有强氧化性,故答案为:2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2↑;A;
(3)从溶液中得到含结晶水的晶体,则操作①的实验方法依次是蒸发浓缩、冷却结晶,通过过滤得到粗晶体,为获得更纯净的晶体应该选择重结晶的方法,故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;重结晶;
(4)由氯原子个数守恒可得NaClO3~NaClO2·3H2O,则有M(NaClO3):M(NaClO2·3H2O)=
m(NaClO3):m(NaClO2·3H2O),106.5:144.5=akg:m(NaClO2·3H2O), 解得m(NaClO2·3H2O)≈1.36akg,故答案为:1.36akg。
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