Question

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

已知：
[1]NaHSO₄溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出．
[2]高氯酸是至今为止人们已知酸中的最强酸，沸点90℃．
请回答下列问题
（1）反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为

 

，冷却的目的是

 

，能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是

 

．
（2）反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为

 

．
（3）通入反应器Ⅱ中的SO₂ 用另一物质H₂O₂ 代替同样能生成NaClO₂，请简要说明双氧水在反应中能代替SO₂ 的原因是

 

（4）Ca（ClO）₂、ClO₂、NaClO、NaClO₂等含氯化合物都是常用的消毒剂和漂白剂是因为它们都具有

 

请写出工业上用氯气和NaOH溶液生产另一种消毒剂NaClO的离子方程式

 

．

Answer 1

考点：氯、溴、碘及其化合物的综合应用

专题：卤族元素

分析：本题是化工生产过程中框图流程题，解决这类问题要根据题中的信息找到做题的题眼，分析出最终要解决的问题．
（1）要写出反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式，根据加入到反应器Ⅰ中的原料有NaClO₃、浓硫酸，生成物有ClO₂气体、NaHSO₄、HClO₄溶液．依据书写化学方程式的规则书写出化学反应方程式：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O．同时将反应后的容器内的溶液冷却，有NaHSO₄晶体析出，又得到HClO₄溶液，说明硫酸氢钠的溶解度随温度的降低而减小，使硫酸氢钠从溶液中结晶析出，过滤后再将滤液蒸发既得到纯净的HClO₄，说明高氯酸的沸点低；
（2）根据通入到反应容器Ⅱ中的反应物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，氯的化合价由+4价变成了+3价，得到电子，根据氧化还原反应的原理硫应失电子，由+4价变成+6价，根据氧化还原反应原理的氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子的总数，书写出氧化还原反应方程式：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）如果将反应器Ⅱ中的SO₂ 用H₂O₂ 代替同样能生成NaClO₂，说明变换物质后，氧化还原反应照样能发生生成NaClO₂，也就说明H₂O₂也具有还原性，也能把ClO₂还原为
NaClO₂；
（4）消毒剂和漂白剂的消毒原理和漂白原理是利用它们的强氧化性来达到目的．根据教材知识工业上制取漂白粉是用氯气与氢氧化钠溶液反应得到的，其反应原理为：
Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

解答： 解：（1）根据加入到反应器Ⅰ中的原料有NaClO₃、浓硫酸，生成物有ClO₂气体、NaHSO₄、HClO₄溶液．依据书写化学方程式的规则，即发生化学反应时满足原子的种类和数目不变，书写出化学反应方程式为：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O；然后将反应生成物的溶液冷却得到NaHSO₄晶体，说明硫酸氢钠的溶解度随温度的降低而减小，过滤后，将滤液蒸发得到纯净的HClO₄，说明高氯酸的沸点低，
故答案为：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂+3NaHSO₄+H₂O；降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄结晶析出；高氯酸的沸点低；
（2）根据通入到反应容器Ⅱ中的反应物有NaOH、SO₂、H₂O、ClO₂，生成物有NaClO₂，氯的化合价由+4价变成了+3价，得到电子，根据氧化还原反应的原理硫应失电子，由+4价变成+6价，根据氧化还原反应原理的氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子的总数，则氧化还原反应方程式为2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O，
故答案为：2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）如果将反应器Ⅱ中的SO₂ 用H₂O₂ 代替同样能生成NaClO₂，说明变换物质后，氧化还原反应照样能发生生成NaClO₂，也就说明H₂O₂也具有还原性，也能把ClO₂还原为
NaClO₂，故答案为：H₂O₂有还原性也能把ClO₂还原为NaClO₂；
（4）消毒剂和漂白剂的消毒原理和漂白原理是利用它们的强氧化性来达到目的．根据教材知识工业上制取漂白粉是用氯气与氢氧化钠溶液反应得到的，其反应原理为：
Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O，故答案为：强氧化性；Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．

点评：本题是一道化工生产过程中的工艺流程，需要把握住工艺流程的过程，找到解决问题的突破口，运用基本知识、结合最终要得到的产品来解决，要将教材所学到的基本知识应用到实际解决问题中去，要求基础知识掌握牢固，同时又能将基础知识应用实际应用中．