题目内容

13．高氯酸钠可用于制备高氯酸．以精制盐水等为原料制备高氯酸钠晶体（NaClO4•H2O）的流程如下：

（1）由粗盐（含Ca2+、Mg2+、S、Br-等杂质）制备精制盐水时需用到NaOH、BaCl2、Na2CO3等试剂．Na2CO3的作用是除去Ca2+和引入的Ba2+；除去盐水中的Br-可以节省电解过程中的电能，其原因是电解时Br-被氧化．
（2）“电解Ⅰ”的目的是制备NaClO3溶液，产生的尾气除H2外，还含有Cl2（填化学式）．“电解Ⅱ”的化学方程式为NaClO3+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO4+H2↑．
（3）“除杂”的目的是除去少量的NaClO3杂质，该反应的离子方程式为2ClO3-+SO2═2ClO2+SO42-；．
（4）“气流干燥”时，温度控制在80～100℃，温度不能太高的原因是温度太高，高氯酸钠晶体失去结晶水或分解．
温度不能太低的原因是温度太低，干燥不充分
（5）Olin公司最近研究了一种制备高纯高氯酸的新工艺，其基本方法是电解高纯次氯酸得到高纯高氯酸，与传统工艺相比，你认为新工艺的优点是产品纯度高，精制步骤少，生产成本低．

分析 由原料氯化钠到高氯酸钠晶体，氯的化合价升高，而整个流程中未加强氧化剂，所以通过电解实现了氯的不同价态的转化（电解过程即为氧化还原反应），将制得的盐水一次电解产生氯酸钠，得到的氯酸钠溶液进行再一次电解，生成高氯酸钠，然后通入二氧化硫除去其中的氯酸钠，最后进行分离提纯得到高氯酸钠晶体．
（1）Na2CO3的作用是碳酸根离子与钙离子和除硫酸根离子引入的钡离子发生复分解反应，生成难溶的碳酸钙和碳酸钡；Br-的还原性强于氯离子，所以电解过程中溴离子优先被氧化；
（2）电解过程中阳极氯离子放电，主要生成氯酸根离子，部分产生氯气，而阴极氢离子放电，生成氢气，所以尾气有氢气和少量的氯气；电解Ⅱ氯酸根离子在阳极放电生成高氯酸根，而阴极是水电离产生的氢离子放电，生成氢气，所以电解反应方程式为：NaClO3+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO4+H2↑；
（3）由图示可知通入二氧化硫除去其中的氯酸根离子，ClO3-与SO2发生氧化还原反应生成ClO2、SO42-；
（4）气流温度太低不得于干燥，温度过高晶体要失水以结合考虑高氯酸钠本身的稳定性；
（5）由次氯酸电解制备高氯酸产品纯度高，精制步骤少，生产成本低．

解答 解：（1）Na2CO3的作用是碳酸根离子与钙离子和除硫酸根离子引入的钡离子发生复分解反应，生成难溶的碳酸钙和碳酸钡，所以碳酸钠的作用为除去钙离子和钡离子，Br-的还原性强于氯离子，所以电解过程中溴离子优先被氧化，
故答案为：除去Ca2+和引入的Ba2+；电解时Br-被氧化；
（2）电解过程中阳极氯离子放电，主要生成氯酸根离子，部分产生氯气，而阴极氢离子放电，生成氢气，所以尾气有氢气和少量的氯气，电解Ⅱ氯酸根离子在阳极放电生成高氯酸根，而阴极是水电离产生的氢离子放电，生成氢气，所以电解反应方程式为：NaClO3+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO4+H2↑，
故答案为：Cl2；NaClO3+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO4+H2↑；
（3）由图示可知通入二氧化硫除去其中的氯酸根离子，Cl（+5→+4），S（+4→+6），根据得失电子守恒和电荷守恒，该反应的离子方程式为：2ClO3-+SO2═2ClO2+SO42-，
故答案为：2ClO3-+SO2═2ClO2+SO42-；
（4）气流温度太低不得于干燥，温度过高晶体要失水，温度太高氯酸钠可能分解，
故答案为：温度太高，高氯酸钠晶体失去结晶水或分解；温度太低，干燥不充分．
（5）传统的制备工艺需精制盐，需消耗电能，需除杂等步骤，由次氯酸电解制备高氯酸，两步完成，所以新工艺与传统工艺相比，优点是产品纯度高，精制步骤少，生产成本低，
故答案为：产品纯度高，精制步骤少，生产成本低．

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．

练习册系列答案
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11．元素周期表是学习化学的重要工具，它隐含许多信息和规律．
（1）用元素符号标出氧、钠、镁、铝、硫、氯在周期表中对应位置（以下为周期表的一部分）

（2）铝元素处于周期表中第三周期第IIIA族．
（3）上述六种元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是HClO4（填化学式）．最高价氧化物对应的水化物碱性最强的是NaOH（填化学式）
（4）写出铝和氢氧化钠溶液反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
（5）用电子式表示镁和氯气形成化合物的过程：．
12．下列实验装置不能达到实验目的是（　　）
A．用图1所示装置验证牺牲阳极的阴极保护法
B．用图2所示装置可在实验室制备蒸馏水
C．用图3所示装置可以进行NaCl与NH4Cl、NaCl与I2的分离
D．用图4所示装置进行CH4取代反应的实验
1．某实验小组利用 KMnO4 酸性溶液与弱酸 H2C2O4溶液反应进行“外界因素对反应速率 影响”的探究，设计实验方案如下：
甲组：通过测定生成 CO2气体体积的方法来比较化学反应速率的大小．实验装置如图，实验时分 液漏斗中A溶液一次性放入B溶液中．
序号A溶液B溶液
①2mL　0.2mol/L-1 H2C2O4溶液4mL 0.01mol/L-1 KMnO4溶液
②2mL　0.1mol/L -1H2C2O4溶液4mL 0.01mol/L-1 KMnO4溶液
（注：实验中所用 KMnO4溶液均已加入相同量 H2SO4）
（1）写出锥形瓶中加入A溶液后发生反应的离子方程式：2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++l0CO2↑+8H2O．
（2）该组的实验目的是探究H2C2O4溶液浓度对化学反应速率的影响． 分析所给实验仪器，实现该实验目的还欠缺的仪器：秒表．
乙组：通过测定溶液褪色时间来判断反应速率快慢，实验记录如下表（各实验均在室温下进行）：
实验 编号 
温度/℃		烧杯中所加的试剂及其用量 （mL）加入 少量固体溶液褪色 时间（s）
0.6mol•L-1
H2C2O4溶液		 
H O		0.2mol•L-1
KMnO4溶液		3mol•L-1
稀硫酸
①2530.020.030.020.0无1.8
②50V1V230.020.0无1.0
③2515.0V315.010.0无3.6
④2530.020.030.020.0K2SO41.8
⑤2530.020.030.020.0MnSO40.6
（3）若实验①②是探究温度对化学反应速率影响，V1=30.0mL；设计实验④⑤的目的是探究产物是否对反应有催化作用．
（4）根据乙组的实验记录，下列结论正确的是C A．实验③中，V3=10
B．实验①③说明反应速率只与 KMnO4 浓度有关
C．根据实验①⑤可推出实验①中的反应速率变化是：起初较小，后明显变大，又逐渐变小．
8．亚硝酸钠是一种工业盐，外观与食盐非常相似，毒性较强．某化学兴趣小组对食盐与亚硝酸钠进行多角度探究：
（一）鉴别NaCl和NaNO2
甲同学用沉淀分析法
经查：常温下Ksp（AgNO2）=2×10-8，Ksp（AgCl）=1.8×10-10．分别向盛有5mL 0.0001 mol/L两种盐溶液的试合中同时逐滴滴加0.0001mol•L-1硝酸银溶液，先生成沉淀的是装有NaCl溶液的试管．
乙同学侧定溶液pH
用pH试纸分别测定0.1 mol•L-1两种盐溶液的pH，测得NaNO2溶液呈碱性．该溶液呈碱性的原因是NO2-+H2O?HNO2+OH-（用离子方程式解释）．
（二）该小组用如下装置（略去夹持仪器）制备亚硝酸钠
已知：①2NO+Na2O2=2NaNO2；
②酸性条件下，NO和NO2都能与MnO4一反应生成NO3一和Mn2+•
（1）使用铜丝的优点是可以控制反应的发生与停止．
（2）装置A中反应方程式为Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O．
装置C 中盛放的药品是C；（填字母代号）
A．浓硫酸 B．NaOH 溶液 C．水 D．四氯化碳
仪器F的作用防止水蒸气进入．
（3）该小组称取5.000g制取的样品溶于水配成250.0 mL溶液，取25.00mL溶液于锥形
瓶中，用0.1000mol/L-1酸性KMnO4溶液进行滴定，实验所得数据如下表所示：
滴定次数1234
消耗KMnO4溶液体积/mL20.720.1220.0019.88
①第一次实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是bc（填字母代号）．
a．锥形瓶洗净后未干燥
b．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗
c．滴定终点时仰视读数
②酸性KMnO4溶液滴定亚硝酸钠溶液的离子方程式为2MnO4-+5NO2-+6H+=2Mn2++5NO3-+3H2O．
③该样品中亚硝酸钠的质量分数为69%．
18．推动上千吨的火箭和进行长距离的太空飞行的巨大能量是从哪里来的？化学反应立下神功．火箭使用的燃料是偏二甲肼[（CH3）2NNH2]，火箭升空时发生的化学反应为：C2H8N2+2N2O4=2CO2↑+3N2↑+4H2O↑．下列有关该反应的说法正确的是（　　）
A．偏二甲肼既是氧化剂又是还原剂
B．该反应进行时只有放热过程没有吸热过程
C．该反应中氮元素的化合价升高
D．该反应中每生成1mol CO2转移8mol电子
5．铜是人类最早利用的金属之一，铜能形成多种重要的化合物．
（1）单质铜用途之一是制备电路板，制备电路板时的腐蚀液是FeCl3，写出制备电路板时反应的离子方程式：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+．
（2）在加热条件下，新制的Cu（OH）2浊液可用于检测尿液中是否含有葡萄糖，当产生红色不溶物时，表明尿液中含有葡萄糖，当尿液中不含葡萄糖时，加热时往往会有黑色固体出现，原因是Cu（OH）2分解生成黑色的CuO．
（3）已知室温时，Ksp（CuCl）=1.2×10-6，Ksp（CuI）=1.1×10-12．氧化性Cu2+＞I2，向CuCl2溶液中滴加过量的KI溶液．此过程中发生的氧化还原反应的离子方程式为：2Cu2++2Cl-+2I-═2CuCl↓+I2 和2Cu2++4I-=2CuI↓+I2，有同学认为最终的沉淀物中没有CuCl，他做出此结论的依据是由于KI过量，而且CuI溶度积远远小于CuCl．
（4）CuH是一种红棕色固体，不稳定，易在空气、氯气等氧化剂中燃烧，在65℃时将次磷酸（H3PO2）加到 CuSO4溶液可得到CuH．
①CuH在氯气中燃烧时的产物是2CuH+3Cl2=2CuCl2+2HCl．
②完成下列化学方程式：3H3PO2+4CuSO4+6H2O═4CuH↓+3H3PO4+4H2SO4
（5）纳米Cu2O是一种用途广泛的光电材料，制备它的原理之一如图所示：
阳极上的电极反应式为2Cu-2e-+H2O=Cu2O+2H+，电解过程中，溶液的pH变化情况是不变（填“增大”、“不变”、“減小”或“无法确定”）．电解时总反应方程式为H2O+2Cu $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cu2O+H2↑．
2．某气态烃A是有机化学工业的基本原料，其产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平，A也是一种植物生长调节剂，A可发生如图所示的一系列化学反应．根据该图回答下列问题：
（1）写出A的结构简式：CH2=CH2；
（2）写出反应④的反应类型：加成反应；
（3）请书写以下反应的化学方程式：
A→D：CH2=CH2+H2O$→_{△}^{催化剂}$CH3CH2OH，
B→C：CH3-CH3+Cl2$\stackrel{光照}{→}$CH3CH2Cl+HCl；
（4）由图可知：由A合成C可通过两种途径：途径Ⅰ，利用反应①⑤；途径Ⅱ，利用反应②；
途径：II（填Ⅰ或Ⅱ）更合理，理由：途径II步骤少且产物纯净，途径I可能产生较多副产物．
3．下列叙述正确的是（　　）
A．1H和2H是不同的核素，它们的中子数相同
B．6Li和7Li的质子数相等，电子数也相等
C．14C和14N的质子数不等，它们的中子数相等
D．13C和14C属于同一种元素，它们的质量数相等

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