Question

15．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是過氧化氫法生產亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：①NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當條件下可結晶析出NaClO₂•3H₂O．
②純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．
請回答下列問題：
（1）發生器中鼓入空氣的作用可能是稀釋ClO₂，防止發生爆炸．
（2）吸收塔內反應的化學方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂═2NaClO₂+2H₂O+O₂．
（3）吸收塔的溫度不能超過20℃，原因是防止H₂O₂分解．
（4）吸收塔中為防止NaClO₂被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應適中．除H₂O₂外，還可以選擇的還原劑是a（選填序號）．
a．Na₂O₂          b．Na₂S         c．FeCl₂
（5）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O晶體的實驗操作依次是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 過氧化氫法生產亞氯酸鈉，由流程可知，NaClO₃溶解后與硫酸發生氧化還原反應生成ClO₂，結合信息②可知混合氣體稀釋ClO₂，吸收塔內發生2NaOH+2ClO₂+H₂O₂═2NaClO₂+2H₂O+O₂，過濾后，結合信息①可知，濾液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到NaClO₂•3H₂O，以此來解答．

解答 解：過氧化氫法生產亞氯酸鈉，由流程可知，NaClO₃溶解后與硫酸發生氧化還原反應生成ClO₂，結合信息②可知混合氣體稀釋ClO₂，吸收塔內發生2NaOH+2ClO₂+H₂O₂═2NaClO₂+2H₂O+O₂，過濾后，結合信息①可知，濾液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到NaClO₂•3H₂O，
（1）由題目中的信息可知，純ClO₂易分解爆炸，所以通入空氣的目的是稀釋ClO₂，防止發生爆炸，
故答案為：稀釋ClO₂，防止發生爆炸；
（2）吸收塔中發生的是二氧化氯與氫氧化鈉、過氧化氫發生反應生成亞氯酸鈉（NaClO₂），Cl元素的化合價降低，則過氧化氫中的O元素的化合價升高，所以產物在還有氧氣生成，根據元素守恒可知產物中有水生成，所以化學方程式是2NaOH+2ClO₂+H₂O₂═2NaClO₂+2H₂O+O₂，
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂═2NaClO₂+2H₂O+O₂；
（3）過氧化氫受熱易分解，所以吸收塔的溫度不能超過20℃，故答案為：防止H₂O₂分解；
（4）選擇合適的還原劑不能引入其他雜質，還原性要適中，還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態產物，影響NaClO₂生產；且方便后續分離提純，加入試劑不能干擾后續生產，Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂，Na₂S、FeCl₂還原性較強，生成物與NaClO₂分離比較困難，故答案為：a；
（5）從溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發、濃縮、冷卻結晶方法，通過過濾得到粗晶體，故答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握制備實驗原理、流程中的反應、混合物分離提純為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意氧化還原反應的應用，題目難度不大．