Question

1、亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌．以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图：

已知：①NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO₂?3H₂O．
②纯ClO₂易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全．
③160g/L NaOH溶液是指160g NaOH固体溶于水所得溶液的体积为1L．
（1）160g/L NaOH溶液的物质的量浓度为：

4.00 mol/L

（结果保留三位有效数字）
（2）发生器中鼓入空气的作用是：

稀释ClO₂，防止ClO₂分解爆炸

．
（3）吸收装置内发生反应的化学方程式为：

2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂

；
吸收装置中的温度不能过高，其原因是：

防止H₂O₂的分解

．
（4）吸收塔中为防止NaClO₂被还原成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

a

（选填序号）a．Na₂O₂           b．Na₂S            c．FeCl₂
（5）从滤液中得到NaClO₂?3H₂O粗晶体的实验操作依次是

b e d

（选填序号）
a．蒸发结晶     b．蒸发浓缩       c．灼烧      d．过滤      e．冷却结晶
2、在氯氧化法处理含CN^一的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐（其毒性仅为氰化物的千分之一），氰酸盐再进一步被氧化为无毒物质．
（1）某厂废水中含KCN，其浓度为650mg?L^-1．现用氯氧化法处理，发生如下反应：KCN+2KOH+Cl₂=KOCN+2KCl+H₂O，再投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氯化为氮气．请配平下列化学方程式：
（配平后请在方框内填写每种物质的化学计量数，若为“1”也要写上）

2

KOCN+

4

KOH+

3

Cl₂→

2

CO₂+

1

N₂+

6

KCl+

2

H₂O
（2）若处理上述废水20L，使KCN完全转化为无毒物质，至少需液氯

35.5

g．

Answer 1

分析：1、（1）浓度g/L表示1L溶液中所含溶质质量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氢氧化钠溶液含有160gNaOH．令溶液体积为1L，计算氢氧化钠的物质的量．利用c=

n

V

计算氢氧化钠溶液的物质的量浓度．
（2）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到10%以下安全．据此解答．
（3）根据题目信息并运用氧化还原反应理论判断反应物、生成物．根据流程信息可知，吸收塔内生成NaClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合价降低，被还原；则H₂O₂必定被氧化，有氧气产生．据此书写方程式．
温度过高，H₂O₂容易分解．
（4）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；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．
（5）从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法，通过过滤得到粗晶体．
2、（1）反应中KOCN→N₂，N元素化合价由-3价升高为0价，共升高6价，Cl₂→KCl，Cl元素化合价由0价降低为-1价，共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故N₂系数为1，Cl₂系数为3，结合原子守恒配平其它物质的系数；
（2）计算废水中KCN的质量，再根据n=

m

M

计算KCN的物质的量，使KCN完全转化为无毒物质，生成CO、N₂，整个过程中C元素化合价由+2价升高为+4价，N元素化合价由-3价升高为0价，Cl元素化合价由0价降低为-1价，根据电子转移守恒计算n（Cl₂），再根据m=nM计算需要氯气的质量．

解答：解：1、（1）160g/LNaOH溶液表示1L氢氧化钠溶液含有160gNaOH．令溶液体积为1L，则160gNaOH的物质的量为

160g

40g/mol

=4mol．所以该溶液氢氧化钠的物质的量浓度c（NaOH）=

4mol

1L

=4mol/L．
故答案为：4mol/L．
（2）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到10%以下安全．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：稀释ClO₂，防止ClO₂分解爆炸．
（3）根据流程信息可知，吸收塔内生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合价降低，被还原；则H₂O₂必定被氧化，有氧气产生，反应方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂．
H₂O₂不稳定，温度过高，H₂O₂容易分解，吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
故答案为：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解．
（4）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；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，生成物与NaClO₂分离比较困难．
故答案为：a．
（6）从溶液中得到含结晶水的晶体，只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法，通过过滤得到粗晶体．所以操作顺序为bed．
故答案为：bed；
2、（1）反应中KOCN→N₂，N元素化合价由-3价升高为0价，共升高6价，Cl₂→KCl，Cl元素化合价由0价降低为-1价，共降低2价，化合价升降最小公倍数为6，故N₂系数为1，Cl₂系数为3，结合原子守恒配平其它物质的系数，平衡后方程式为：2KOCN+4KOH+3Cl₂═2CO₂+N₂+6KCl+2H₂O，
故答案为：2、4、3、2、1、6、2；
（2）废水中KCN的质量为650mg/L×20L=13000mg=13g，物质的量为

13g

65g/mol

=0.2mol，使KCN完全转化为无毒物质，应生成CO、N₂，整个过程中C元素化合价由+2价升高为+4价，N元素化合价由-3价升高为0价，Cl元素化合价由0价降低为-1价，电子转移守恒可知2×n（Cl₂）=0.2mol×（4-2）+0.2mol×[0-（-3）]，解得n（Cl₂）=0.5mol，故需要氯气的质量为0.5mol×71g/mol=35.5g，
故答案为：35.5．

点评：本题以学生比较陌生的亚氯酸钠制备为背景，以过氧化氢法制备亚氯酸钠为主线，考察学生阅读题目获取信息的能力、对浓度概念的理解、对氧化还原反应相关知识的运用、有关实验操作和简单实验设计能力考察以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力．题目有一定的难度．