Question

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(guò)氧化氫法生產(chǎn)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(dāng)條件下可結(jié)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．
③160g/L NaOH溶液是指160gNaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）160g/L NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為

4mol/L

．
（2）發(fā)生器中鼓入空氣的作用可能是

b

（選填序號(hào)）．
a．將SO₂氧化成SO₃，增強(qiáng)酸性； b．稀釋ClO₂以防止爆炸；c．將NaClO₃氧化成ClO₂
（3）吸收塔內(nèi)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂

．吸收塔的溫度不能超過(guò)20℃，其目的是

防止H₂O₂分解

．
（4）在堿性溶液中NaClO₂比較穩(wěn)定，所以吸收塔中應(yīng)維持NaOH稍過(guò)量，判斷NaOH是否過(guò)量的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方法是

連續(xù)測(cè)定吸收塔內(nèi)溶液的pH

．
（5）吸收塔中為防止NaClO₂被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應(yīng)適中．除H₂O₂外，還可以選擇的還原劑是

a

（選填序號(hào)）．a(chǎn)．Na₂O₂         b．Na₂S          c．FeCl₂
（6）從濾液中得到NaClO₂?3H₂O粗晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次是

bed

（選填序號(hào)）．
a．蒸餾    b．蒸發(fā)   c．灼燒   d．過(guò)濾    e．冷卻結(jié)晶
要得到更純的NaClO₂?3H₂O晶體必須進(jìn)行的操作是

重結(jié)晶

（填操作名稱）

Answer 1

分析：（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，計(jì)算氫氧化鈉的物質(zhì)的量．利用c=

n

V

計(jì)算氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度．
（2）由信息②可知，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．據(jù)此解答．
（3）根據(jù)題目信息并運(yùn)用氧化還原反應(yīng)理論判斷反應(yīng)物、生成物．根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生．據(jù)此書(shū)寫(xiě)方程式．
溫度過(guò)高，H₂O₂容易分解．
（4）NaOH過(guò)量則溶液呈堿性，但考慮到該溶液有強(qiáng)氧化性，選擇指示劑或pH試紙檢驗(yàn)會(huì)遇到氧化褪色問(wèn)題，故工業(yè)生產(chǎn)中主要是用pH計(jì)連續(xù)測(cè)定溶液pH．
（5）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，會(huì)將ClO₂還原為更低價(jià)態(tài)產(chǎn)物，影響NaClO₂生產(chǎn)；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產(chǎn)．Na₂O₂溶于水相當(dāng)于H₂O₂．
（6）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體．得到的粗晶體經(jīng)過(guò)重結(jié)晶可得到純度更高的晶體．

解答：解：（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，則160gNaOH的物質(zhì)的量為

160g

40g/mol

=4mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=

4mol

1L

=4mol/L．
故答案為：4mol/L．
（2）由信息②可知，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．發(fā)生器中鼓入空氣的作用應(yīng)是稀釋ClO₂以防止爆炸．
故選：b．
（3）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，反應(yīng)方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂．
H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過(guò)高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過(guò)20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解．
（4）NaOH過(guò)量則溶液呈堿性，但考慮到該溶液有強(qiáng)氧化性，選擇指示劑或pH試紙檢驗(yàn)會(huì)遇到氧化褪色問(wèn)題，故生產(chǎn)中主要是用pH計(jì)連續(xù)測(cè)定溶液pH．
故答案為：連續(xù)測(cè)定吸收塔內(nèi)溶液的pH．
（5）還原性要適中．還原性太強(qiáng)，會(huì)將ClO₂還原為更低價(jià)態(tài)產(chǎn)物，影響NaClO₂生產(chǎn)；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產(chǎn)．Na₂O₂溶于水相當(dāng)于H₂O₂．Na₂S、FeCl₂還原性較強(qiáng)，生成物與NaClO₂分離比較困難．
故選：a．
（6）從溶液中得到含結(jié)晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)過(guò)濾得到粗晶體．所以操作順序?yàn)閎ed．
得到的粗晶體經(jīng)過(guò)重結(jié)晶可得到純度更高的晶體．
故答案為：bed；重結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng)：本題以學(xué)生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過(guò)氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對(duì)濃度概念的理解、對(duì)氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用、有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作和簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力考察以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．題目有一定的難度．