Question

(15 分) 亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的消毒劑，主要用于水、砂糖、油脂的漂白與殺菌。以下是制取亞氯酸鈉的工藝流程：

已知：①NaClO₂的溶解度隨著溫度升高而增大，適當條件下可結晶析出。
②ClO₂氣體只能保持在稀釋狀態下以防止爆炸性分解，且需現合成現用。
③ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩定存在。
（1）在無隔膜電解槽中持續電解一段時間后，生成氫氣和NaClO₃，請寫出陽極的電極反應方程式：                                 。
（2）反應生成ClO₂氣體需要X酸酸化的原因為：                   。X酸為      。
（3）吸收塔內的溫度不能過高的原因為：           
（4）吸收塔內ClO₂隨著還原劑的不同和溶液酸堿性的變化可被還原為ClO₂^—或Cl^—。ClO₂被S^2—還原為ClO₂^—、Cl^—的轉化率與溶液pH的關系如右圖所示。

請寫出pH≤2時ClO₂與S^2—反應的離子方程式：                                      。
（5）第二步向NaClO₃溶液中通SO₂的同時通入空氣的原因為：                          。
（6）從濾液中得到NaClO₂·3H₂O粗晶體的操作步驟為
              、               、              。

Answer 1

(15 分)
(1) Cl^—+6e^—+6OH^—==ClO₃^—+3H₂O（2分）
(2) ClO₂只能在酸性環境中存在。（2分）   硫酸。（2分）
(3)防止H₂O₂分解（2分）
(4) 2ClO₂+5S^2—+ 8H⁺ ==2Cl^—+5S↓+4H₂O （2分）
(5)稀釋ClO₂氣體，防止爆炸。（2分）
(6)蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾。（3分）

試題分析：（1）陽極上物質得到電子，故電極方程式為Cl^—+6e^—+6OH^—==ClO₃^—+3H₂O。
（2）ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩定存在，即ClO₂氣體只能在酸性環境中存在，酸為硫酸。
（3）溫度不能過高的原因為防止H₂O₂分解。
（4）根據圖中所示，pH≤2時，ClO₂轉化為Cl^—，故離子方程式為2ClO₂+5S^2—+ 8H⁺ ==2Cl^—+5S↓+4H₂O。
（5）ClO₂氣體只能保持在稀釋狀態下以防止爆炸性分解，故通SO₂的同時通入空氣的原因為稀釋ClO₂氣體，防止爆炸。
（6）晶體的析出一般步驟為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾。注意條件的控制。
點評：本題是有關實驗方案的設計和評價的考查，要求學生熟悉所實驗的內容及原理，能夠考查同學們進行分析問題、解決問題的能力。