Question

18．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固体溶于水制得体积为1L的溶液．
（1）160g/L NaOH溶液的物质的量浓度为4mol/L．若要计算该溶液的质量分数，还需要的一个条件是溶液的密度（用文字说明）．
（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NaClO₃还原成ClO₂
（3）吸收塔内发生反应的化学方程式2OH^-+2ClO₂+H₂O₂═2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，吸收塔的温度不能超过20°C，其目的是防止H₂O₂受热分解，有利于NaClO₂•3H₂O的析出．
（4）在PH值为11.5以上时NaClO₂比较稳定，测定该溶液PH值时需使用pH计．
（5）从滤液中得到NaClO₂•3H₂O粗晶体的实验操作依次是b（选填序号）．
A．蒸馏      B．蒸发   C．灼烧    D．过滤    E．冷却结晶
要得到更纯的NaClO₂•3H₂O晶体必须进行的操作是重结晶（填操作名称）

Answer 1

分析 ClO₂在二氧化硫和空气混合气体中不易分解爆炸，在吸收塔中挤入氢氧化钠溶液和过氧化氢发生氧化还原反应生成NaClO₂，NaClO₂的溶解度随温度升高而增大，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到晶体NaClO₂•3H₂O，．
（1）浓度g/L表示1L溶液中所含溶质质量的多少．80g/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=$\frac{n}{V}$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，以防止爆炸；
（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）用pH计才能测定该溶液PH值为11.5；
（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；得到的粗晶体经过重结晶可得到纯度更高的晶体．

解答 解：（1）浓度g/L表示1L溶液中所含溶质质量的多少．80g/LNaOH溶液表示1L氢氧化钠溶液含有160gNaOH．令溶液体积为1L，则80gNaOH的物质的量为$\frac{160g}{40g/mol}$=4mol．所以该溶液氢氧化钠的物质的量浓度c（NaOH）=$\frac{4mol}{1L}$=4mol/L．若要计算该溶液的质量分数，必须知道溶液的质量，据m（溶液）=ρV可知，还要知道溶液的密度；
故答案为：4mol/L；溶液的密度；
（2）由信息②可知，纯ClO₂易分解爆炸，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：b；
（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，吸收塔中应维持NaOH稍过量．
故答案为：2OH^-+2ClO₂+H₂O₂═2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；防止H₂O₂受热分解，有利于NaClO₂•3H₂O的析出；
（4）用pH计才能测定该溶液PH值为11.5，
故答案为：pH计；
（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，得到的粗晶体经过重结晶可得到纯度更高的晶体．
故答案为：b；重结晶．

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．