Question

15．亚氯酸钠（ NaCl0₂）是一种高效氧化剂和漂白剂，主要用于棉纺、纸张漂白、食品消毒、水处理等．已知：NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaCl0₂•3H₂0，高于38℃时析出晶体是NaCl0₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaCl0₃和NaCl．纯ClO₂易分解爆炸．一种制备亚氯酸钠粗产品的工艺流程如下：

（1）ClO₂发生器中的离子方程式为2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂↑+SO₄^2-，发生器中鼓入空气的作用可能是b（选填序号）．
a．将SO₂氧化成SO₃，增强酸性    
b．稀释ClO₂以防止爆炸
c．将NaClO₂还原为ClO₂
（2）吸收塔内反应的化学方程式为2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑，吸收塔的温度不能超过20℃，其原因是防止H₂O₂分解．
（3）从“母液”中可回收的主要物质是Na₂SO₄．
（4）从吸收塔中可获得NaCl0₂溶液，从NaCl0₂溶液到粗产品（NaClO₂）经过的操作步骤依次为：①减压，55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③用38℃～60℃热水洗涤；④低于60℃干燥，得到成品．
（5）为测定粗品中NaCl0₂的质量分数，做如下实验：
准确称取所得亚氯酸钠样品10.00g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴人适量的稀硫酸，充分反应（ClO₂^-+4I^-+4H⁺=2H₂O+2I₂+Cl^-）．将所得混合液配成250mL待测溶液，取25.00mL待测液，用2.000mol．L^-l Na₂S₂0₃标准液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-），测得消耗Na₂SO₃溶液平均值为16.40mL．该样品中NaClO₂的质量分数为74.21%．

Answer 1

分析 NaClO₃在酸性条件下与二氧化硫发生氧化还原反应生成ClO₂，同时得到Na₂SO₄，然后与过氧化氢在碱性条件下反应生成NaClO₂，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可得到NaClO₃，母液中主要含有Na₂SO₄．
（1）ClO₂发生器中发生反应：2NaClO₃+SO₂=2ClO₂↑+Na₂SO₄，纯ClO₂易分解爆炸，稀释ClO₂以防止爆炸；
（2）吸收塔内是ClO₂与氢氧化钠、过氧化氢反应生成NaClO₂，过氧化氢起还原剂作用生成氧气；低于38℃析出NaCl0₂•3H₂O，实际控制温度20℃，可能是温度过高时过氧化氢发生分解；
（3）从“母液”中可回收的主要物质是硫酸钠；
（4）从溶液中制取晶体，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，注意温度控制，防止NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，防止析出NaCl0₂•3H₂O晶体；
（5）由题目离子方程式可得关系式：NaClO₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，根据关系式计算解答．

解答 解：NaClO₃在酸性条件下与二氧化硫发生氧化还原反应生成ClO₂，同时得到Na₂SO₄，然后与过氧化氢在碱性条件下反应生成NaClO₂，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可得到NaClO₃，母液中主要含有Na₂SO₄．
（1）ClO₂发生器中发生反应：2NaClO₃+SO₂=2ClO₂↑+Na₂SO₄，反应离子方程式为：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂↑+SO₄^2-，纯ClO₂易分解爆炸，稀释ClO₂以防止爆炸，
故答案为：2ClO₃^-+SO₂=2ClO₂↑+SO₄^2-；b；
（2）吸收塔内是ClO₂与氢氧化钠、过氧化氢反应生成NaClO₂，过氧化氢起还原剂作用生成氧气，反应方程式为：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；低于38℃析出NaCl0₂•3H₂O，实际控制温度20℃，可能是防止温度过高时过氧化氢发生分解，
故答案为：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂↑；防止H₂O₂分解；
（3）从“母液”中可回收的主要物质是Na₂SO₄，
故答案为：Na₂SO₄；
（4）从溶液中制取晶体，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，因为NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO₂•3H₂O，高于38℃时析出晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂分解成NaClO₃和NaCl，若要得到NaClO₂晶体，为防止析出晶体NaClO₂•3H₂O，应趁热过滤，应控制温度38℃～60℃进行洗涤，低于60℃干燥，
故答案为：趁热过滤；用38℃～60℃热水洗涤；
（5）由NaClO₂～2I₂～4Na₂S₂O₃，可知25mol溶液中n（NaClO₂）=$\frac{1}{4}$n（Na₂S₂O₃）=$\frac{1}{4}$×0.0164L×2mol/L=0.0082mol，则m（NaClO₂）=0.0082mol×90.5g/mol=0.7421g，得到样品中NaClO₂的质量分数=$\frac{0.7421g×\frac{250mL}{25mL}}{10g}$×100%=74.21%，
故答案为：74.21%．

点评 本题考查物质制备实验，涉及物质分离提纯、氧化还原反应、物质含量测定、信息获取与运用等，侧重学生综合应用能力，题目难度中等．