Question

20．ClO₂是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂，易溶于水．制备方法如下：

（1）步骤Ⅰ：电解食盐水制备氯酸钠．用于电解的食盐水需先除去其中的  Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质．在除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的BaCl₂（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去．
（2）步骤Ⅱ：将步骤Ⅰ得到的食盐水在特定条件下电解得到氯酸钠（NaClO₃），再将它与盐酸反应生成ClO₂与Cl₂，ClO₂与Cl₂的物质的量比是2：1．
（3）学生拟用如图1所示装置模拟工业制取并收集ClO₂，用NaClO₃和草酸（H₂C₂O₄）恒温在60℃时反应制得．
反应过程中需要对A容器进行加热，加热的方式为水浴加热；加热需要的玻璃仪器除酒精灯外，还有温度计、大烧杯；
（4）反应后在装置C中可得亚氯酸钠（NaClO₂）溶液．已知NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时，析出的晶体是NaClO₂•3H₂O，在温度高于38℃时析出的是NaClO₂．根据如图所示NaClO₂的溶解度曲线，请完成从NaClO₂溶液中制得NaClO₂•3H₂O的操作步骤：①蒸发浓缩；②冷却（大于38℃）结晶；③洗涤；④干燥．
（5）目前我国已成功研制出利用NaClO₂制取二氧化氯的新方法，将Cl₂通入到NaClO₂溶液中．现制取270kg二氧化氯，需要亚氯酸钠的质量是362kg．
（6）ClO₂和Cl₂均能将电镀废水中的剧毒CN^-氧化为无毒物质，自身被还原为Cl^-．处理含CN^-相同量的电镀废水，所需Cl₂的物质的量是ClO₂的2.5倍．

Answer 1

分析 （1）溶液中的杂质离子为钙离子、镁离子和硫酸根离子，根据镁离子用氢氧根离子沉淀，硫酸根离子用钡离子沉淀，钙离子用碳酸根离子沉淀，加碳酸钠要放在加氯化钡之后，可以将过量的钡离子沉淀除去，最后再用盐酸处理溶液中的碳酸根离子和氢氧根离子，所以往粗盐水中先加入过量的BaCl₂，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去；
（2）根据NaClO₃与盐酸反应生成ClO₂与Cl₂的反应可知，生成每摩尔Cl₂失去2mol电子，而生成每摩尔ClO₂得到1mol电子，根据电子得失守恒计算；
（3）工业上用稍潮湿的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃时反应制得ClO₂、K₂CO₃和CO₂，所以反应要用水浴加热；
（4）从溶液中制取溶质，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法；
（5）根据氯气与亚氯酸钠反应的化学方程式和二氧化氯的质量，列出比例式，就可计算出参加反应的亚氯酸钠的质量；
（6）处理含CN^-相同量的电镀废水时，每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，故为2.5倍．

解答 解：（1）要先除硫酸根离子，然后再除钙离子，碳酸钠可以除去过量的钡离子，如果加反了，过量的钡离子就没法除去，至于加氢氧化钠除去镁离子顺序不受限制，因为过量的氢氧化钠加盐酸就可以调节了，只要将三种离子除完了，过滤就行了，最后加盐酸除去过量的氢氧根离子碳酸根离子，其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的BaCl₂，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃，和NaOH溶液，充分反应后将沉淀一并滤去；
故答案为：BaCl₂；Na₂CO₃；
（2）根据NaClO₃与盐酸反应生成ClO₂与Cl₂的反应可知，生成每摩尔Cl₂失去2mol电子，而生成每摩尔ClO₂得到1mol电子，根据电子得失守恒可知，生成ClO₂与Cl₂的物质的量比是2：1，
故答案为：2：1；
（3）工业上用稍潮湿的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃时反应制得ClO₂、K₂CO₃和CO₂，所以反应要用水浴加热，为了准确测量水浴的温度需要用温度计，另外水浴装置中除酒精灯外，还需要用大烧杯，
故答案为：水浴加热；温度计、大烧杯；
（4）从溶液中制取溶质，一般采用蒸发浓缩、冷却（大于38℃）结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，为防止析出晶体NaClO₂•3H₂O，趁热过滤；用38℃～60℃热水洗涤；低于60℃干燥；
故答案为：蒸发浓缩； 冷却（大于38℃）结晶；
（5）设亚氯酸钠的质量是为xkg，
 根据反应 2NaClO₂+Cl₂=2NaCl+2ClO₂
            181             135
            x               270kg
所以x=$\frac{270kg×181}{135}$=362
故答案为：362kg；
（6）处理含CN^-相同量的电镀废水时，每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，则所需Cl₂的物质的量是ClO₂的2.5倍，
故答案为：2.5．

点评 本题考查化学工艺流程，涉及氧化还原反应电子转移计算，化学实验基本方法（除杂）等相关知识，题目难度中等，注意把握物质的分离、提纯操作方法，题目难度不大，该部分内容是高考的热点，掌握基础是关键．