问题 填空题

亚氯酸钠(NaClO2)常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白与杀菌。以下是用过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:

已知:NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O。

(1)吸收塔内发生反应的化学方程式为_____________________(配平化学方程式)。该工艺流程中的NaClO3、ClO2、NaClO2都是强氧化剂,它们都能和浓盐酸反应制取Cl2。若用二氧化氯和浓盐酸制取Cl2,当生成5 mol Cl2时,通过还原反应制得氯气的质量为________克。

(2)从滤液中得到的NaClO2·3H2O晶体的操作依次是__________(填写序号)。

a.蒸馏      b.灼烧      c.过滤      d.冷却结晶

(3)印染工业常用亚氯酸钠(NaClO2)漂白织物,漂白织物时真正起作用的是HClO2。下表是25℃时HClO2及几种常见弱酸的电离平衡常数:

①常温下,物质的量浓度相等的NaClO2、NaF、NaCN、Na2S四种溶液的pH由大到小的顺序为____________;体积相等,物质的量浓度相同的NaF、NaCN两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为:______________(填“前者大”“相等”或“后者大”)。

②Na2S是常用的沉淀剂。某工业污水中含有等浓度的Cu2+、Fe2+、Pb2+离子,滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是_______;当最后一种离子沉淀完全时(该离子浓度为10-5mol·L-1)此时的S2-的浓度为____。

已知

答案

(14分)(1)2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2↑  71(每空2分,共4分)(2)dc(2分)

(3)①Na2S>NaCN>NaF>NaClO2  前者大(每空2分,共4分)

②CuS   6.3×10-13mol/L(每空2分,共4分)

题目分析:(1)根据流程信息可知,吸收塔内生成NaClO2,所以一定有ClO2→NaClO2,化合价降低,被还原;则H2O2必定被氧化,有氧气产生,因此反应的化学方程式为2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2↑;二氧化氯和浓盐酸制取Cl2时,二氧化氯中氯元素的化合价从+4价降低到0价,得到4个电子。氯化氢中氯元素的化合价从-1价升高到0价,失去1个电子,则根据电子的得失守恒可知,氧化剂和还原剂大的物质的量之比是1:4,还原产物和氧化产物的物质的量之比也是1:4。因此当生成5 mol Cl2时,通过还原反应制得氯气的物质的量是1mol,质量为71g。

(2)从溶液中得到含结晶水的晶体,只能采取蒸发、浓缩、冷却结晶方法,通过过滤得到粗晶体,所以操作顺序为dc。

(3)①酸越弱,相应的钠盐越容易水解,溶液的碱性越强,pH越大。酸的电离平衡常数越小,酸越弱,所以根据电离平衡常数可知,酸性强弱顺序是HClO2>HF>H2S>HCN>HS,则常温下,物质的量浓度相等的NaClO2、NaF、NaCN、Na2S四种溶液的pH由大到小的顺序为Na2S>NaCN>NaF>NaClO2;根据电荷守恒可知在NaF、NaCN两溶液中存在c(Na)+c(H)=c(OH)+c(F)、c(Na)+c(H)=c(OH)+c(CN),因此两溶液中所含阴阳离子总数分别是n(Na)+n(H)+n(OH)+n(F)=2 n(Na)+2n(H)、n(Na)+n(H)+n(OH)+n(CN)=2 n(Na)+2n(H)。在物质的量浓度相等的条件下,NaF溶液的碱性弱于NaCN溶液的碱性,则NaF溶液中氢离子的浓度大于NaCN溶液中氢离子的浓度,因此积相等,物质的量浓度相同的NaF、NaCN两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为前者大。

②根据溶度积常数可知,CuS的溶度积常数最小,所以向含有等浓度的Cu2+、Fe2+、Pb2+离子的溶液中,滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是CuS。最后析出的是FeS沉淀,当溶液中c(Fe2+)=10-5mol/L时,根据FeS的溶度积常数可知,溶液中c(S2)==6.3×10-13mol/L。

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