题目内容

【题目】制糖工业中利用蔗糖和氯酸钠制备二氧化氯，用于蔗糖的杀菌消毒及蔗渣造纸的漂白，工艺流程如图：

己知：①ClO2易溶于水，稀溶液于冷暗处相对稳定，沸点为11℃，遇光、热易引走垦爆炸，常用空气、二氧化碳等气体稀释降低爆炸性。

②NaClO2易溶于水，难溶于乙醇，水溶液常温下稳定，酸性条件下易产生ClO2，高于60℃时易分解。

(1)“反应”阶段控制温度80～90℃，反应的化学方程式为___。该工艺流程中用蔗糖做还原剂可能的优点是___。

(2) “吸收”阶段用真空泵将气体引入蒸馏水中制得ClO2吸收液。实验室模拟该流程，需控制吸收液的温度以提高吸收率，控温最适宜的操作是___。为提高实验安全性，可用足量的NaOH和H2O2混合液吸收反应后的气体以获得更稳定的NaClO2，实验装置如图（部分装置已略去）。图中装置B的作用是___。混合液吸收ClO2的离子方程式为___。

(3)装置c中获得的NaClO2中混有少量Na2CO3等杂质，为获得较纯净的NaClO2，可用足量的Ba(OH)2和H2O2混合液吸收反应后的气体，再进一步除杂。NaClO2的溶解度如图所示，请补充完整由吸收液制备少量无水亚氯酸钠的实验方案：将反应产生的气体通入足量Ba(OH)2和H2O2混合液中充分吸收，过滤，向滤液中___。

（实验中须使用的试剂和仪器有：饱和Na2SO4溶液，乙醇，减压装置）

【答案】48NaClO3+C12H22O11+24H2SO448ClO2↑+12CO2↑+24Na2SO4+35H2O 原料廉价易得，产生CO2气体可起到稀释作用，降低爆炸性 冰水浴 安全瓶 2OH-+2ClO2+H2O2=2+2H2O+O2↑ 加入饱和Na2SO4溶液至不再产生沉淀，过滤，取滤液，减压条件下，55℃(38-60℃)蒸发浓缩，当出现较多固体时，高于38℃趁热过滤，用乙醇洗涤固体2～3次，低于60℃条件下干燥，得到无水NaClO2

【解析】

甘蔗渣压榨去渣，得到蔗糖，与NaClO3、H2SO4混合发生反应，生成ClO2和CO2等，生成的ClO2用水吸收，由于气体的溶解度随温度的升高而减小，所以应在低温下通入水中；为提高实验安全性，可用足量的NaOH和H2O2混合液吸收反应后的气体以获得更稳定的NaClO2，此时发生氧化还原反应，同时生成O2等；但生成的NaClO2中常混入Na2CO3，所以应将其除去。操作过程中，应注意使用“饱和Na2SO4溶液，乙醇，减压装置”。可把NaOH换成Ba(OH)2，过量的Ba(OH)2再加饱和硫酸钠转化为沉淀，过滤所得滤液蒸发结晶时，应减压，一方面要防止温度过高引起NaClO2分解，另一方面又要防止温度过低引起溶质的转化，干燥时同样要注意温度的控制，洗涤时应使用乙醇，以减少水洗时的溶解损失。

(1)“反应”阶段控制温度80～90℃，此时蔗糖与NaClO3、H2SO4发生氧化还原反应，生成ClO2、CO2和Na2SO4，反应的化学方程式为48NaClO3+C12H22O11+24H2SO448ClO2↑+12CO2↑+24Na2SO4+35H2O。该工艺流程中所用蔗糖是就地取材，依据信息，生成的CO2也具有安全性，所以可能的优点是原料廉价易得，产生CO2气体可起到稀释作用，降低爆炸性。答案为：48NaClO3+C12H22O11+24H2SO448ClO2↑+12CO2↑+24Na2SO4+35H2O；原料廉价易得，产生CO2气体可起到稀释作用，降低爆炸性；

(2) 温度低，有利于蒸馏水中制得ClO2吸收液，所以控温最适宜的操作是冰水浴。吸收气体时，需防止倒吸，图中装置B的作用是安全瓶。NaOH和H2O2混合液吸收ClO2时，ClO2作氧化剂，将H2O2氧化为O2，发生反应的离子方程式为2OH-+2ClO2+H2O2=2+2H2O+O2↑。答案为：冰水浴；安全瓶；2OH-+2ClO2+H2O2=2+2H2O+O2↑；

(3)装置c中用足量的Ba(OH)2和H2O2混合液吸收反应后的气体时，Na2CO3转化为BaCO3沉淀，过量的Ba(OH)2需加入饱和硫酸钠转化为沉淀，同时H2O2、ClO2与生成的NaOH发生反应，获得NaClO2，从溶解度曲线可以看出，温度需控制在38℃以上，由信息中可知，NaClO2高于60℃时易分解，所以不管是蒸发还是干燥，都需将温度控制在此范围，同时需考虑过滤过程中温度不能低于38℃，洗涤时用乙醇洗涤，以减少水洗时的溶解损失。从而得出由吸收液制备少量无水亚氯酸钠的实验方案：将反应产生的气体通入足量Ba(OH)2和H2O2混合液中充分吸收，过滤，向滤液中加入饱和Na2SO4溶液至不再产生沉淀，过滤，取滤液，减压条件下，55℃(38~60℃)蒸发浓缩，当出现较多固体时，高于38℃趁热过滤，用乙醇洗涤固体2～3次，低于60℃条件下干燥，得到无水NaClO2。答案为：加入饱和Na2SO4溶液至不再产生沉淀，过滤，取滤液，减压条件下，55℃(38~60℃)蒸发浓缩，当出现较多固体时，高于38℃趁热过滤，用乙醇洗涤固体2～3次，低于60℃条件下干燥，得到无水NaClO2。

练习册系列答案
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②称取样品，并将其放入硬质玻璃管中，称量装浓硫酸的洗气瓶C的质量和装碱石灰的U形管D的质量。

③打开活塞K1、K2，关闭K3，缓缓鼓入空气数分钟，其目的是________。

④关闭活塞K1、K2，打开K3，点燃酒精灯加热至不再产生气体。装置B中发生反应的化学方程式为________、________。

⑤打开活塞K1，缓缓鼓入空气数分钟，然后拆下装置，再次称量洗气瓶C的质量和U形管D的质量。

(2)关于该实验方案，请回答下列问题。

①若加热反应后不鼓入空气，对测定结果的影响是_______________。

②E处干燥管中盛放的药品是碱石灰，其作用是_____________，如果实验中没有该装置，则会导致测量结果NaHCO3的质量_____________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

③若样品质量为w g，反应后C、D装置增加的质量分别为m1g、m2g，则混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为________(用含w、m1、m2的代数式表示)。

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