Question

【題目】亞氯酸鈉（NaClO2）是二氧化氯（ClO2）泡騰片的主要成分。實(shí)驗(yàn)室以氯酸鈉（NaClO3）為原料先制得ClO2，再制備NaClO2粗產(chǎn)品，其流程如圖：

已知：①ClO2可被NaOH溶液吸收，反應(yīng)為2ClO2+2NaOH=NaClO3+NaClO2+H2O。

②無(wú)水NaClO2性質(zhì)穩(wěn)定，有水存在時(shí)受熱易分解。

（1）反應(yīng)Ⅰ中若物質(zhì)X為SO2，則該制備ClO2反應(yīng)的離子方程式為___。

（2）實(shí)驗(yàn)在如圖-1所示的裝置中進(jìn)行。

①若X為硫磺與濃硫酸，也可反應(yīng)生成ClO2。該反應(yīng)較劇烈。若該反應(yīng)在裝置A的三頸燒瓶中進(jìn)行，則三種試劑（a.濃硫酸；b.硫黃；c.NaClO3溶液）添加入三頸燒瓶的順序依次為___（填字母）。

②反應(yīng)Ⅱ中雙氧水的作用是___。保持反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物和溶劑的用量不變，實(shí)驗(yàn)中提高ClO2吸收率的操作有：裝置A中分批加入硫黃、___（寫(xiě)出一種即可）。

（3）將裝置B中溶液蒸發(fā)可析出NaClO2，蒸發(fā)過(guò)程中宜控制的條件為___（填“減壓”、“常壓”或“加壓”）。

（4）反應(yīng)Ⅰ所得廢液中主要溶質(zhì)為Na2SO4和NaHSO4，直接排放會(huì)污染環(huán)境且浪費(fèi)資源。為從中獲得芒硝（Na2SO4·10H2O）和石膏（水合硫酸鈣），請(qǐng)補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)方案：___，將濾液進(jìn)一步處理后排放（實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑和設(shè)備有：CaO固體、酚酞、冰水和冰水浴）。已知：CaSO4不溶于Na2SO4水溶液；Na2SO4的溶解度曲線如圖2所示。

Answer 1

【答案】2ClO3-+SO2═2ClO2+SO42- cab 作還原劑 水浴加熱時(shí)控制溫度不能過(guò)高（或加一個(gè)多孔球泡等） 減壓 向廢液中分批加入適量CaO固體并攪拌，用冰水浴控制反應(yīng)溫度，對(duì)濁液取樣并滴加酚酞，至溶液呈淺紅色時(shí)停止加入CaO。靜置后過(guò)濾，用水洗滌沉淀2-3次得到石膏；濾液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶至32.4℃以下，接近0℃，過(guò)濾，所得晶體用冰水洗滌2-3次，低溫干燥得到芒硝

【解析】

用二氧化硫?qū)?/span>NaClO3還原制得ClO2，ClO2和NaOH反應(yīng)制得NaClO3和NaClO2，再用過(guò)氧化氫將NaClO3還原成NaClO2制得NaClO2粗品。

（1）SO2作還原劑，S化合價(jià)升高2，被氧化成SO42-，ClO3-作氧化劑，被還原成ClO2，Cl化合價(jià)降低1，結(jié)合電子得失守恒、電荷守恒、原子守恒可書(shū)寫(xiě)離子方程式：2ClO3-+SO2═2ClO2+SO42-，故答案為：2ClO3-+SO2═2ClO2+SO42-；

（2）①反應(yīng)劇烈，濃硫酸只能在最后添加，結(jié)合流程圖可知先加NaClO3，所以順序?yàn)椋合燃?/span>NaClO3，再加S，最后加濃硫酸，故答案為：cab；

②反應(yīng)Ⅱ中NaOH和ClO2反應(yīng)生成NaClO3和NaClO2，過(guò)氧化氫的作用是將NaClO3還原成NaClO2，過(guò)氧化氫會(huì)分解，溫度不宜太高，所以控制A中水浴加熱時(shí)溫度不過(guò)高，或者在B中攪拌、或者加一個(gè)多孔球泡，故答案為：作還原劑；水浴加熱時(shí)控制溫度不能過(guò)高（或加一個(gè)多孔球泡等）；

（3）無(wú)水NaClO2性質(zhì)穩(wěn)定，有水存在時(shí)受熱易分解，應(yīng)該減壓，讓水分盡快蒸發(fā)，故答案為：減壓；

（4）加入一定量CaO使NaHSO4反應(yīng)成CaSO4，為了保證NaHSO4反應(yīng)完，所加CaO需稍過(guò)量，CaO過(guò)量溶液就顯堿性了，可以用酚酞作指示劑，當(dāng)溶液變?yōu)闇\紅色時(shí)停止加CaO，CaSO4不溶于Na2SO4水溶液，此時(shí)可用過(guò)濾、洗滌的方法得到石膏，此時(shí)濾液為Na2SO4溶液，還不是芒硝，從圖上看，可將溫度調(diào)整32.4℃以下，形成芒硝，析出芒硝晶體，過(guò)濾、洗滌、干燥就可得芒硝了，為了使芒硝產(chǎn)率較高，可用冰水洗滌，降低因溶解損失的量，故答案為：向廢液中分批加入適量CaO固體并攪拌，用冰水浴控制反應(yīng)溫度，對(duì)濁液取樣并滴加酚酞，至溶液呈淺紅色時(shí)停止加入CaO。靜置后過(guò)濾，用水洗滌沉淀2-3次得到石膏；濾液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶至32.4℃以下，接近0℃，過(guò)濾，所得晶體用冰水洗滌2-3次，低溫干燥得到芒硝。