Question

【題目】一種生產高氯酸(HClO4)的工藝流程如圖所示，該流程同時產出重要含氯消毒劑(ClO2)和漂白劑亞氯酸鈉(NaClO2)：

已知：①NaHSO4溶解度隨溫度的升高而增大，適當條件下可結晶析出。

②高氯酸是一種強酸，沸點130℃左右。.

請回答下列問題：

（1）完成反應器1中生成高氯酸的化學方程式：NaClO3+H2SO4=HClO4+__ClO2↑+NaHSO4+___。冷卻的目的是__，能用蒸餾法分離出高氯酸的原因是___。

（2）反應器II中發生反應的離子方程式為___。

（3）通入反應器II中的SO2用H2O2代替同樣能生成NaClO2，請簡要說明H2O2能代替SO2的原因是___。

Answer 1

【答案】3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O 降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結晶析出 HClO4沸點低，且與濾液中其他成分沸點差異較明顯 2ClO2+SO2+4OH-=2++2H2O H2O2有還原性，也能把ClO2還原為NaClO2

【解析】

(1) 根據得失電子守恒和原子守恒，書寫出化學反應方程式；冷卻的目的是是利用NaHSO4溶解度來冷卻結晶；用蒸餾法分離混合物是因為兩者的沸點相差明顯；

(2) 根據通入到反應容器Ⅱ中的反應物有NaOH、SO2、H2O、ClO2，生成物有NaClO2，根據氧化還原反應的得失電子守恒，和質量守恒定律來配平離子方程式；

(3) SO2用H2O2代替同樣能生成NaClO2，因為H2O2與SO2一樣具有還原性。

(1)反應中Cl元素的化合價部分由+5價升至+7價、部分由+5價降至+4價，根據得失電子守恒和原子守恒，書寫出化學反應方程式為：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2+3NaHSO4+H2O；因為硫酸氫鈉的溶解度隨溫度的升高而增大，將反應生成物的溶液冷卻得到NaHSO4晶體，過濾后，將濾液蒸餾得到純凈的HClO4，是因為高氯酸的沸點低，且與濾液中其他成分沸點差異較明顯，故答案為：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O；降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結晶析出；HClO4沸點低，且與濾液中其他成分沸點差異較明顯；

(2) 根據通入到反應容器Ⅱ中的反應物有NaOH、SO2、H2O、ClO2，生成物有NaClO2，氯的化合價由+4價變成了+3價，得到電子，根據氧化還原反應的原理硫應失電子，由+4價變成+6價，根據氧化還原反應原理：氧化劑得到電子總數等于還原劑失去電子的總數，則氧化還原反應方程式為：2ClO2+SO2+4OH-=2++2H2O，故答案為：2ClO2+SO2+4OH-=2++2H2O；

(3) 如果將反應器Ⅱ中的SO2用H2O2代替同樣能生成NaClO2，說明變換物質后，氧化還原反應照樣能發生生成NaClO2，也就說明H2O2也具有還原性，也能把ClO2還原為NaClO2，故答案為：H2O2有還原性，也能把ClO2還原為NaClO2。