Question

【题目】工业上生产高氯酸时，还同时生产了一种常见的重要合氯消毒剂和漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)，工艺流程如下：

已知：a. NaHSO4的溶解度随着温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出；

b.高氯酸是至今为止人们已知酸中的最强酸，沸点:90℃。

(1)操作①冷却过滤的目的是__________________

(2)反应器I中发生化学反应的方程式是_________________，反应器I中的温度最佳为__________(填序号)；操作②的名称为______________。

A.0℃ B. 20℃ C. 80℃ D. 120℃

(3)反应器II中发生反应的离子方程式为_________；SO2的作用为_______________(氧化剂、还原剂)。

(4)加快反应器II中反应速率的措施有___________(写出2种措施即可)等。从反应器II中获得NaClO2粗品的实验操作依次是______________(选序号，下同)，进一步提纯的操作名称为______________

A.过滤 B.重结晶 C.蒸馏 D.蒸发浓缩 E.蒸干灼烧 F.冷却结晶

Answer 1

【答案】降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4结晶析出 3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O C 蒸馏 2ClO2+SO2+4OH=2ClO2-+SO42+2H2O 还原剂 适当升高温度、或增大氢氧化钠的浓度、气体与溶液的接触面积（写出两条即可） DFA B

【解析】

NaClO3和浓H2SO4在反应器I中反应：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O，生成HClO4、ClO2和NaHSO4，ClO2在反应器II中与二氧化硫、氢氧化钠反应2ClO2+SO2+4NaOH═2NaClO2+Na2SO4+2H2O，生成亚氯酸钠，再得到其晶体；反应器I中得到的溶液通过冷却过滤得到NaHSO4晶体，滤液为HClO4，蒸馏得到纯净的HClO4，据此分析。

（1）已知：NaHSO4的溶解度随着温度的升高而增大，故用冷却过滤的目的是降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4结晶析出；

故答案为：降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4结晶析出；

（2）由图可知，NaClO3和浓H2SO4在反应器I中反应，生成物有HClO4、ClO2、NaHSO4等，根据原子守恒、化合价升降守恒配平其方程式为：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O；反应器I中加入的氯酸钠在浓硫酸的作用下发生了氧化还原反应，得到ClO2气体和高氯酸，所以要得到较高浓度的高氯酸溶液，应该尽可能的升温使ClO2气体溢出，同时温度不能过高，超过高氯酸沸点温度90℃容易使高氯酸气化，所以最佳温度应该选C，80℃；而在后一阶段的滤液中再获得纯净的高氯酸产品，可以选择蒸馏，升高温度至高氯酸沸点温度，蒸馏得到高氯酸纯品；

故答案为：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O；C；蒸馏；

（3）从反应II的前后反应物和产物可以看出，发生了氧化还原反应，ClO2气体做氧化剂，SO2做还原剂在反应中被氧化为了SO42，有碱参与反应生成盐和水，反应的离子方程式为2ClO2+SO2+4OH=2ClO2-+SO42+2H2O；

故答案为：2ClO2+SO2+4OH=2ClO2-+SO42+2H2O；还原剂；

（4）影响反化学应速率的因素有温度、浓度、接触面积等，所以在反应器II中要加快反应速率，可以通过适当升高温度、或增大氢氧化钠的浓度、气体与溶液的接触面积等措施来改变;若要从从反应器II中获得NaClO2晶体粗品，可以通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法得到，故选DFA；进一步提纯粗品晶体，则应该对该粗产品进行重结晶处理；

故答案为：适当升高温度、或增大氢氧化钠的浓度、气体与溶液的接触面积等；DFA；B；

故答案为：适当升高温度、或增大氢氧化钠的浓度、气体与溶液的接触面积（写出两条即可）；DFA；B。