Question

【題目】工業上生產高氯酸時，還同時生產了一種常見的重要合氯消毒劑和漂白劑亞氯酸鈉(NaClO2)，工藝流程如下：

已知：a. NaHSO4的溶解度隨著溫度的升高而增大，適當條件下可結晶析出；

b.高氯酸是至今為止人們已知酸中的最強酸，沸點:90℃。

(1)操作①冷卻過濾的目的是__________________

(2)反應器I中發生化學反應的方程式是_________________，反應器I中的溫度最佳為__________(填序號)；操作②的名稱為______________。

A.0℃ B. 20℃ C. 80℃ D. 120℃

(3)反應器II中發生反應的離子方程式為_________；SO2的作用為_______________(氧化劑、還原劑)。

(4)加快反應器II中反應速率的措施有___________(寫出2種措施即可)等。從反應器II中獲得NaClO2粗品的實驗操作依次是______________(選序號，下同)，進一步提純的操作名稱為______________

A.過濾 B.重結晶 C.蒸餾 D.蒸發濃縮 E.蒸干灼燒 F.冷卻結晶

Answer 1

【答案】降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結晶析出 3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O C 蒸餾 2ClO2+SO2+4OH=2ClO2-+SO42+2H2O 還原劑 適當升高溫度、或增大氫氧化鈉的濃度、氣體與溶液的接觸面積（寫出兩條即可） DFA B

【解析】

NaClO3和濃H2SO4在反應器I中反應：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O，生成HClO4、ClO2和NaHSO4，ClO2在反應器II中與二氧化硫、氫氧化鈉反應2ClO2+SO2+4NaOH═2NaClO2+Na2SO4+2H2O，生成亞氯酸鈉，再得到其晶體；反應器I中得到的溶液通過冷卻過濾得到NaHSO4晶體，濾液為HClO4，蒸餾得到純凈的HClO4，據此分析。

（1）已知：NaHSO4的溶解度隨著溫度的升高而增大，故用冷卻過濾的目的是降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結晶析出；

故答案為：降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結晶析出；

（2）由圖可知，NaClO3和濃H2SO4在反應器I中反應，生成物有HClO4、ClO2、NaHSO4等，根據原子守恒、化合價升降守恒配平其方程式為：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O；反應器I中加入的氯酸鈉在濃硫酸的作用下發生了氧化還原反應，得到ClO2氣體和高氯酸，所以要得到較高濃度的高氯酸溶液，應該盡可能的升溫使ClO2氣體溢出，同時溫度不能過高，超過高氯酸沸點溫度90℃容易使高氯酸氣化，所以最佳溫度應該選C，80℃；而在后一階段的濾液中再獲得純凈的高氯酸產品，可以選擇蒸餾，升高溫度至高氯酸沸點溫度，蒸餾得到高氯酸純品；

故答案為：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O；C；蒸餾；

（3）從反應II的前后反應物和產物可以看出，發生了氧化還原反應，ClO2氣體做氧化劑，SO2做還原劑在反應中被氧化為了SO42，有堿參與反應生成鹽和水，反應的離子方程式為2ClO2+SO2+4OH=2ClO2-+SO42+2H2O；

故答案為：2ClO2+SO2+4OH=2ClO2-+SO42+2H2O；還原劑；

（4）影響反化學應速率的因素有溫度、濃度、接觸面積等，所以在反應器II中要加快反應速率，可以通過適當升高溫度、或增大氫氧化鈉的濃度、氣體與溶液的接觸面積等措施來改變;若要從從反應器II中獲得NaClO2晶體粗品，可以通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾的方法得到，故選DFA；進一步提純粗品晶體，則應該對該粗產品進行重結晶處理；

故答案為：適當升高溫度、或增大氫氧化鈉的濃度、氣體與溶液的接觸面積等；DFA；B；

故答案為：適當升高溫度、或增大氫氧化鈉的濃度、氣體與溶液的接觸面積（寫出兩條即可）；DFA；B。