Question

19．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种高效氧化剂和优质漂白剂．一种以氯酸钠（NaClO₃）为原料制备NaClO₂粗品的工艺流程如图所示：

已知：
①纯ClO₂易分解爆炸，空气中ClO₂的体积分数在10%以下比较安全；
②NaClO₂在碱性溶液中稳定存在，在酸性溶液中迅速分解；
③含水NaClO₂受热易分解．
（1）试剂A可以选择a（填字母序号）．
a．SO₂ 　　     b．浓硝酸　　   c．KMnO₄
（2）下列关于上述流程的说法中，合理的是ac（填字母序号）．
a．反应Ⅰ进行过程中应持续鼓入空气
b．反应Ⅰ后得到的母液中，溶质的主要成分是NaCl
c．反应Ⅱ中NaOH 应过量
（3）反应Ⅱ的离子方程式为2ClO₂+H₂O₂+2OH^-═2ClO₂^-+2H₂O+O₂．
（4）已知压强越大，物质的沸点越高．反应Ⅱ结束后采用“减压蒸发”操作的原因是在较低温度蒸发浓缩，可防止温度过高NaClO2分解．
（5）NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl．取等质量变质前后的NaClO₂试样均配成溶液，分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺的物质的量相同．（填“相同”，“不同”或“无法判断”）
（6）中间产物二氧化氯（ClO₂）在生产生活中也有广泛应用．用ClO₂处理泄漏的氰化钠
（NaCN），得到无毒的NaCl、N₂ 和CO₂．若处理含NaCN 4×10^-5mol•L^-1的废水 1000L，至少需要ClO₂ 的质量为2.7g．
（7）ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备．写出该制备反应的化学方程式5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 NaClO₃和浓H₂SO₄在反应器I中发生还原反应生成ClO₂和Na₂SO₄，所以试剂A可以用二氧化硫，ClO₂在反应器II中与双氧水、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠，再得到其晶体，
（1）根据上面的分析可判断试剂A；
（2）根据信息纯ClO₂易分解爆炸，空气中ClO₂的体积分数在10%以下比较安全，所以要持续通过量的空气，NaClO₂在碱性溶液中稳定存在，在酸性溶液中迅速分解，所以反应Ⅱ中碱要过量，因为试剂A为二氧化硫，NaClO₃被还原成ClO₂，所以反应Ⅰ后得到的母液中，溶质的主要成分是Na₂SO₄；
（3）反应Ⅱ中ClO₂被双氧水还原成ClO₂^-，根据元素守恒和电荷守恒书写的离子方程式；
（4）含水NaClO₂受热易分解，所以亚氯酸钠溶液中获得晶体，温度不能太高；
（5）取等质量变质前后的NaClO₂试样足量FeSO₄溶液反应时，最后氯元素都被还原成氯离子，NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl，是氯元素的自身氧化还原，根据电子得失守恒可知，整个过程中电子转移数目相同，据此判断；
（6）用ClO₂处理泄漏的氰化钠（NaCN），得到无毒的NaCl、N₂ 和CO₂，根据电子得失守恒可知关系式ClO₂～NaCN，根据NaCN 的物质的量，结合关系式可计算出需要ClO₂ 的质量；
（7）在酸性条件下，NaClO₂发生自身氧化还原得ClO₂和aCl，根据元素守恒和电子得失守恒书写化学方程式．

解答 解：NaClO₃和浓H₂SO₄在反应器I中发生还原反应生成ClO₂和Na₂SO₄，所以试剂A可以用二氧化硫，ClO₂在反应器II中与双氧水、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠，再得到其晶体，
（1）根据上面的分析可知试剂A为SO₂，故选a；
（2）根据信息纯ClO₂易分解爆炸，空气中ClO₂的体积分数在10%以下比较安全，所以要持续通过量的空气，NaClO₂在碱性溶液中稳定存在，在酸性溶液中迅速分解，所以反应Ⅱ中碱要过量，因为试剂A为二氧化硫，NaClO₃被还原成ClO₂，所以反应Ⅰ后得到的母液中，溶质的主要成分是Na₂SO₄，
故选ac；
（3）反应Ⅱ中ClO₂被双氧水还原成ClO₂^-，反应的离子方程式为2ClO₂+H₂O₂+2OH^-═2ClO₂^-+2H₂O+O₂，
故答案为：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-═2ClO₂^-+2H₂O+O₂；
（4）含水NaClO₂受热易分解，所以亚氯酸钠溶液中获得晶体，温度不能太高，所以反应Ⅱ结束后采用“减压蒸发”操作，在较低温度蒸发浓缩，可防止温度过高NaClO2分解，
故答案为：在较低温度蒸发浓缩，可防止温度过高NaClO2分解；
（5）取等质量变质前后的NaClO₂试样足量FeSO₄溶液反应时，最后氯元素都被还原成氯离子，NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl，是氯元素的自身氧化还原，根据电子得失守恒可知，整个过程中电子转移数目相同，所以消耗Fe²⁺的物质的量相同，
故答案为：相同；
（6）用ClO₂处理泄漏的氰化钠（NaCN），得到无毒的NaCl、N₂ 和CO₂，根据电子得失守恒可知关系式ClO₂～NaCN，NaCN 的物质的量为 4×10^-5mol•L^-1×1000L=0.04mol，结合关系式可计算出需要ClO₂ 的质量为0.04mol×67.5g/mol=2.7g，
故答案为：2.7；
（7）在酸性条件下，NaClO₂发生自身氧化还原得ClO₂和aCl，该反应的化学方程式为5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O，
故答案为：5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O．

点评 本题考查物质的制备实验的工业设计，题目难度中等，本题注意把握物质的性质，从质量守恒的角度以及氧化还原反应的特点判断生成物，为解答该题的关键，也是易错点