(15 分) 亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是制取亚氯酸钠的工艺流程:
已知:①NaClO2的溶解度随着温度升高而增大,适当条件下可结晶析出。
②ClO2气体只能保持在稀释状态下以防止爆炸性分解,且需现合成现用。
③ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在。
(1)在无隔膜电解槽中持续电解一段时间后,生成氢气和NaClO3,请写出阳极的电极反应方程式: 。
(2)反应生成ClO2气体需要X酸酸化的原因为: 。X酸为 。
(3)吸收塔内的温度不能过高的原因为:
(4)吸收塔内ClO2随着还原剂的不同和溶液酸碱性的变化可被还原为ClO2—或Cl—。ClO2被S2—还原为ClO2—、Cl—的转化率与溶液pH的关系如右图所示。
请写出pH≤2时ClO2与S2—反应的离子方程式: 。
(5)第二步向NaClO3溶液中通SO2的同时通入空气的原因为: 。
(6)从滤液中得到NaClO2·3H2O粗晶体的操作步骤为
、 、 。
(15 分)
(1) Cl—+6e—+6OH—==ClO3—+3H2O(2分)
(2) ClO2只能在酸性环境中存在。(2分) 硫酸。(2分)
(3)防止H2O2分解(2分)
(4) 2ClO2+5S2—+ 8H+ ==2Cl—+5S↓+4H2O (2分)
(5)稀释ClO2气体,防止爆炸。(2分)
(6)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(3分)
题目分析:(1)阳极上物质得到电子,故电极方程式为Cl—+6e—+6OH—==ClO3—+3H2O。
(2)ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在,即ClO2气体只能在酸性环境中存在,酸为硫酸。
(3)温度不能过高的原因为防止H2O2分解。
(4)根据图中所示,pH≤2时,ClO2转化为Cl—,故离子方程式为2ClO2+5S2—+ 8H+ ==2Cl—+5S↓+4H2O。
(5)ClO2气体只能保持在稀释状态下以防止爆炸性分解,故通SO2的同时通入空气的原因为稀释ClO2气体,防止爆炸。
(6)晶体的析出一般步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。注意条件的控制。
点评:本题是有关实验方案的设计和评价的考查,要求学生熟悉所实验的内容及原理,能够考查同学们进行分析问题、解决问题的能力。