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含氯消毒劑和漂白劑亞氯酸鈉（NaClO2），其工藝流程如下：

已知：① NaHSO4溶解度隨溫度的升高而增大，適當條件下可結晶析出。

② 高氯酸是至今為止人們已知酸中的最強酸，沸點90 ℃。

請回答下列問題：

（1）反應器Ⅰ中發生反應的化學方程式為 ，冷卻的目的是 。

（2）反應器Ⅱ中發生反應的離子方程式為 。

（3）通入反應器Ⅱ中的SO2用H2O2代替同樣能生成NaClO2，請簡要說明雙氧水在反應中能代替SO2的原因是 。

（4）Ca(ClO)2、ClO2、NaClO2等含氯化合物都是常用的消毒劑和漂白劑，請寫出工業上生產漂白粉的離子方程式： 。

（5）“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。ClO2的有效氯含量為 。（結果保留兩位小數）

Answer 1

【答案】（1）3NaClO3+3H2SO4＝HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O（2分）

降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結晶析出（2分）

（2）2ClO2+SO2+4OH－＝2ClO2－+SO42－+2H2O（2分）

（3）H2O2有還原性也能把ClO2還原為NaClO2（2分）

（4）Cl2+Ca(OH)2＝Ca2++Cl－+ClO－+H2O（2分）2.63（2分）

【解析】

試題分析：（1）觀察工藝流程圖可知，反應器Ⅰ中主要反應物為NaClO3 、H2SO4，主要生成物為HClO4 、ClO2 、NaHSO4 ，只有氯元素化合價發生升降，屬于歧化反應，由最小公倍數法、原子守恒法逆向配平可得：；由已知信息中“NaHSO4溶解度隨溫度的升高而增大，適當條件下可結晶析出”可知，冷卻的主要目的是降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4結晶析出；（2）讀圖可知，反應器II中主要反應物為ClO2 、NaOH、SO2 ，主要生成物為Na2SO4、NaClO2，氯元素降價，硫元素升價，由最小公倍數法、原子守恒法逆向配平可得：；（3）雙氧水中氧元素的化合價為-1價，是氧元素的中間價態，遇強氧化劑時能表現還原性，因此H2O2也能把ClO2還原為NaClO2；（4）工業上常用石灰乳吸收氯氣的方法制備漂白粉，即2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O，石灰乳中可以看到白色沉淀，因此Ca(OH)2不能拆寫成離子，只有易溶且完全電離的CaCl2、Ca(ClO)2能拆寫，由此可得：Cl2 + Ca(OH)2 ＝ Ca2+ + Cl－ + ClO－ + H2O ；設1 g ClO2的氧化能力相當于x g Cl2的氧化能力，含氯消毒劑消毒時均轉化為-1價氯離子，由此可得它們得電子關系式分別為ClO2～Cl－～5e－、Cl2～2Cl－～2e－，1 g ClO2的氧化能力（即得電子的量）為mol，x g Cl2的氧化能力（即得電子的量）為mol，=，解得：x≈2.63。