Question

1、亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的含氯消毒劑，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是過氧化氫法生產亞氯酸鈉的工藝流程圖：

已知：①NaClO₂的溶解度隨溫度升高而增大，適當條件下可結晶析出NaClO₂?3H₂O．
②純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．
③160g/L NaOH溶液是指160g NaOH固體溶于水所得溶液的體積為1L．
（1）160g/L NaOH溶液的物質的量濃度為：

4.00 mol/L

（結果保留三位有效數字）
（2）發生器中鼓入空氣的作用是：

稀釋ClO₂，防止ClO₂分解爆炸

．
（3）吸收裝置內發生反應的化學方程式為：

2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂

；
吸收裝置中的溫度不能過高，其原因是：

防止H₂O₂的分解

．
（4）吸收塔中為防止NaClO₂被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應適中．除H₂O₂外，還可以選擇的還原劑是

a

（選填序號）a．Na₂O₂           b．Na₂S            c．FeCl₂
（5）從濾液中得到NaClO₂?3H₂O粗晶體的實驗操作依次是

b e d

（選填序號）
a．蒸發結晶     b．蒸發濃縮       c．灼燒      d．過濾      e．冷卻結晶
2、在氯氧化法處理含CN^一的廢水過程中，液氯在堿性條件下可以將氰化物氧化成氰酸鹽（其毒性僅為氰化物的千分之一），氰酸鹽再進一步被氧化為無毒物質．
（1）某廠廢水中含KCN，其濃度為650mg?L^-1．現用氯氧化法處理，發生如下反應：KCN+2KOH+Cl₂=KOCN+2KCl+H₂O，再投入過量液氯，可將氰酸鹽進一步氯化為氮氣．請配平下列化學方程式：
（配平后請在方框內填寫每種物質的化學計量數，若為“1”也要寫上）

2

KOCN+

4

KOH+

3

Cl₂→

2

CO₂+

1

N₂+

6

KCl+

2

H₂O
（2）若處理上述廢水20L，使KCN完全轉化為無毒物質，至少需液氯

35.5

g．

Answer 1

分析：1、（1）濃度g/L表示1L溶液中所含溶質質量的多少．160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，計算氫氧化鈉的物質的量．利用c=

n

V

計算氫氧化鈉溶液的物質的量濃度．
（2）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．據此解答．
（3）根據題目信息并運用氧化還原反應理論判斷反應物、生成物．根據流程信息可知，吸收塔內生成NaClO₂，一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產生．據此書寫方程式．
溫度過高，H₂O₂容易分解．
（4）還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態產物，影響NaClO₂生產；方便后續分離提純，加入試劑不能干擾后續生產．Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂．
（5）從溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發、濃縮、冷卻結晶方法，通過過濾得到粗晶體．
2、（1）反應中KOCN→N₂，N元素化合價由-3價升高為0價，共升高6價，Cl₂→KCl，Cl元素化合價由0價降低為-1價，共降低2價，化合價升降最小公倍數為6，故N₂系數為1，Cl₂系數為3，結合原子守恒配平其它物質的系數；
（2）計算廢水中KCN的質量，再根據n=

m

M

計算KCN的物質的量，使KCN完全轉化為無毒物質，生成CO、N₂，整個過程中C元素化合價由+2價升高為+4價，N元素化合價由-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為-1價，根據電子轉移守恒計算n（Cl₂），再根據m=nM計算需要氯氣的質量．

解答：解：1、（1）160g/LNaOH溶液表示1L氫氧化鈉溶液含有160gNaOH．令溶液體積為1L，則160gNaOH的物質的量為

160g

40g/mol

=4mol．所以該溶液氫氧化鈉的物質的量濃度c（NaOH）=

4mol

1L

=4mol/L．
故答案為：4mol/L．
（2）由信息②可知，純ClO₂易分解爆炸，一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全．發生器中鼓入空氣的作用應是稀釋ClO₂以防止爆炸．
故答案為：稀釋ClO₂，防止ClO₂分解爆炸．
（3）根據流程信息可知，吸收塔內生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產生，反應方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂．
H₂O₂不穩定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能超過20℃，其目的是防止H₂O₂分解．
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；防止H₂O₂分解．
（4）還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態產物，影響NaClO₂生產；方便后續分離提純，加入試劑不能干擾后續生產．Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂．Na₂S、FeCl₂還原性較強，生成物與NaClO₂分離比較困難．
故答案為：a．
（6）從溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發、濃縮、冷卻結晶方法，通過過濾得到粗晶體．所以操作順序為bed．
故答案為：bed；
2、（1）反應中KOCN→N₂，N元素化合價由-3價升高為0價，共升高6價，Cl₂→KCl，Cl元素化合價由0價降低為-1價，共降低2價，化合價升降最小公倍數為6，故N₂系數為1，Cl₂系數為3，結合原子守恒配平其它物質的系數，平衡后方程式為：2KOCN+4KOH+3Cl₂═2CO₂+N₂+6KCl+2H₂O，
故答案為：2、4、3、2、1、6、2；
（2）廢水中KCN的質量為650mg/L×20L=13000mg=13g，物質的量為

13g

65g/mol

=0.2mol，使KCN完全轉化為無毒物質，應生成CO、N₂，整個過程中C元素化合價由+2價升高為+4價，N元素化合價由-3價升高為0價，Cl元素化合價由0價降低為-1價，電子轉移守恒可知2×n（Cl₂）=0.2mol×（4-2）+0.2mol×[0-（-3）]，解得n（Cl₂）=0.5mol，故需要氯氣的質量為0.5mol×71g/mol=35.5g，
故答案為：35.5．

點評：本題以學生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應相關知識的運用、有關實驗操作和簡單實驗設計能力考察以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目有一定的難度．