Question

1．目前全球范围内环境污染备受关注，化工生产中应大力倡导“绿色化学”和“原子经济”的理念，工业生产中的废物利用尤为重要．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），其工艺流程如图：

已知：①NaHSO₄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3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O，冷却的目的是降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄结晶析出．
（2）反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为2ClO₂+SO₂+4OH^-=2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O．
（3）通入反应器Ⅱ中的SO₂用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H₂O₂有还原性也能把ClO₂还原为NaClO₂．
（4）Ca（ClO）₂、ClO₂、NaClO₂等含氯化合物都是常用的消毒剂和漂白剂，是因为它们都具有强氧化性，请写出工业上用氯气和消石灰生产漂粉精的化学方程式：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

Answer 1

分析 NaClO₃和浓H₂SO₄在反应器I中反应：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄，ClO₂在反应器II中与二氧化硫、氢氧化钠反应2ClO₂+SO₂+4NaOH═2NaClO₂+Na₂SO₄+2H₂O；生成亚氯酸钠，再得到其晶体；反应器I中得到的溶液通过冷却过滤得到NaHSO₄晶体，滤液为HClO₄，蒸馏得到纯净的HClO₄．
（1）NaClO₃和浓H₂SO₄在反应器I中反应生成HClO₄、ClO₂和NaHSO₄；冷却溶液时会析出NaHSO₄晶体；
（2）反应器Ⅱ中ClO₂与二氧化硫、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠；
（3）H₂O₂具有还原性，能还原ClO₂；
（4）具有强氧化性的物质能用作消毒剂和漂白剂，氯气和消石灰反应生成氯化钙、次氯酸钙和水．

解答 解：（1）反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；冷却溶液时会降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄结晶析出，
故答案为：3NaClO₃+3H₂SO₄=HClO₄+2ClO₂↑+3NaHSO₄+H₂O；降低NaHSO₄的溶解度，使NaHSO₄结晶析出；
（2）反应器Ⅱ中ClO₂与二氧化硫、氢氧化钠反应生成亚氯酸钠，其反应的离子方程式为：2ClO₂+SO₂+4OH^-═2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O，
故答案为：2ClO₂+SO₂+4OH^-═2ClO₂^-+SO₄^2-+2H₂O；
（3）H₂O₂中O元素为-1价，有还原性，能被强氧化剂氧化，H₂O₂能还原ClO₂，所以入反应器Ⅱ中的SO₂用H₂O₂代替同样能生成NaClO₂；
故答案为：H₂O₂有还原性也能把ClO₂还原为NaClO₂；
（4）具有强氧化性的物质能用作消毒剂和漂白剂，已知Ca（ClO）₂、ClO₂、NaClO₂等含氯化合物都是常用的消毒剂和漂白剂，是因为它们都具有强氧化性；用氯气和消石灰生产漂粉精的化学方程式为2Cl₂+2 Ca（OH ）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，
故答案为：强氧化性；2Cl₂+2 Ca（OH ）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备流程中的反应、混合物分离提纯、元素和化合物知识、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．