Question

【題目】高氯酸是一種酸性極強的無機含氧酸，可用于制備高氯酸鹽、人造金剛石提純等方面。查閱資料得到以下有關高氯酸的信息：

名稱	分子式	外觀	沸點
高氯酸	HClO4	無色液體	130℃

工業上生產高氯酸的同時還生產了亞氯酸鈉，工業流程如下:

（1）操作①的名稱是____________，操作②的名稱是___________。

（2）反應器Ⅰ中發生反應的化學方程式為________________________。

（3）反應器Ⅱ中發生反應的離子方程式為__________________________。

（4）若反應器Ⅱ中SO2以H2O2代替也可達到同樣的目，此時發生反應的離子方程式為___________。

（5）若想得到201kg的HClO4純品，至少需要NaClO3_________kg。

（6）工業上也可用鉑作陽極、銅作陰極電解鹽酸制得高氯酸，在陽極區可得到20%的高氯酸。寫出陽極的電極反應式（其中鹽酸與高氯酸以化學式出現）______________________________。

Answer 1

【答案】 過濾 蒸餾 3NaClO3+3H2SO4(濃)= HC1O4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O 4OH-+SO2+2ClO2=2ClO2-+SO42-+2H2O 2ClO2+2OH-+H2O=2ClO2-+O2+2H2O 639kg 4H2O+HCl-8e-=HClO4+8H+

【解析】本題考查化學工藝流程，涉及實驗基本操作、化學反應方程式的書寫、化學計算等知識，（1）根據流程，操作①得到晶體和濾液，因此操作①為過濾；操作②從溶液中得到高氯酸，根據信息，高氯酸是液體，沸點在130℃，因此操作②是蒸餾；（2）反應器I中加入NaClO3和濃硫酸，得到ClO2、NaHSO4、HClO4，大概形式為NaClO3＋H2SO4→ClO2↑＋NaHSO4＋HClO4，根據化合價的升降法進行配平，得出：3NaClO3＋3H2SO4→2ClO2↑＋3NaHSO4＋HClO4，產物中缺少2個氫原子和1個氧原子，即少了1個H2O，化學反應方程式為3NaClO3+3H2SO4(濃)= HC1O4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O ；（3）根據流程，ClO2中Cl顯＋4價，轉變成NaClO2，其中Cl顯＋3價，顯然SO2作還原劑，SO2用H2O2代替，H2O2作還原劑，被氧化成氧氣，根據化合價的升降、原子守恒、所帶電荷守恒進行配平，離子反應方程式為4OH－+SO2+2ClO2=2ClO2－+SO42－+2H2O；（5）根據（2）中反應方程式，3NaClO3～HClO4，因此m(NaClO3)=201×3×106.5/100.5kg=639kg；（6）根據電解原理，陽極上發生氧化反應，化合價升高，陽極反應式為4H2O+HCl-8e－=HClO4+8H＋。