《2025年一本预备新高一化学》

【典例】亚氯酸钠(NaClO₂)是一种高效氧化剂和漂白剂，主要用于棉纺、纸张漂白、食品消毒、水处理等。已知：NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO₂·3H₂O，高于38℃时析出的晶体是NaClO₂，高于60℃时NaClO₂易分解成NaClO₃和NaCl。纯ClO₂易分解爆炸。一种制备亚氯酸钠粗产品的工艺流程如图所示：

(1)ClO₂发生器中反应的离子方程式为2ClO₃⁻ + SO₂ = 2ClO₂ + SO₄²⁻，从“母液”中可回收的主要物质是Na₂SO₄，发生器中鼓入空气的作用可能是b(填字母)。
a.将SO₂氧化成SO₃，增强酸性
b.稀释ClO₂以防止爆炸
c.将NaClO₃还原为ClO₂
(2)吸收塔内反应的化学方程式为2NaOH + 2ClO₂ + H₂O₂ = 2NaClO₂ + 2H₂O + O₂，吸收塔的温度不能超过20℃，其原因是防止H₂O₂分解。
(3)从吸收塔中可获得NaClO₂溶液，从NaClO₂溶液到粗产品(NaClO₂)经过的操作步骤依次为①减压，55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③38～60℃的温水洗涤；④低于60℃干燥，得到成品。
解题指导 本工艺流程的目的是制备NaClO₂，含氯原料为NaClO₃，氯元素的化合价发生变化，因此中间步骤一定涉及氧化还原反应。
(1)ClO₂发生器中，可能参与反应的反应物有NaClO₃、SO₂、H₂O、H₂SO₄，因产物为ClO₂，氯元素的化合价由+5变为+4，因此还原剂为SO₂，以此得出反应的化学方程式为2NaClO₃ + SO₂ = 2ClO₂ + Na₂SO₄，离子方程式为2ClO₃⁻ + SO₂ = 2ClO₂ + SO₄²⁻。生成的二氧化氯进入吸收塔中，另一个产物Na₂SO₄进入“母液”中。根据题意，纯ClO₂易分解爆炸，因此发生器中鼓入空气的作用是稀释ClO₂以防止爆炸。
(2)吸收塔可能参与反应的反应物有ClO₂、NaOH、H₂O₂、H₂O，产物为NaClO₂，氯元素的化合价由+4变为+3，因此还原剂为H₂O₂，以此得出反应的化学方程式为2NaOH + 2ClO₂ + H₂O₂ = 2NaClO₂ + 2H₂O + O₂。温度控制一般与反应速率、催化剂活性、物质分解或挥发等相关，根据题意，吸收塔的温度不能超过20℃，其原因是防止H₂O₂分解。
(3)从NaClO₂溶液到粗产品(NaClO₂)，需要将NaClO₂从溶液中结晶析出。根据题意可知，NaClO₂饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO₂·3H₂O，高于38℃时析出的晶体是NaClO₂，但高于60℃时NaClO₂易分解成NaClO₃和NaCl。因此若要得到NaClO₂晶体，防止析出NaClO₂·3H₂O晶体，应在温度高于(填“高于”或“低于”)38℃时趁热过滤，并用温度为38～60℃的温水进行洗涤，低于60℃干燥，得到成品。

答案：
(1)2ClO₃⁻ + SO₂ = 2ClO₂ + SO₄²⁻ Na₂SO₄ b
(2)2NaOH + 2ClO₂ + H₂O₂ = 2NaClO₂ + 2H₂O + O₂ 防止H₂O₂分解
(3)趁热过滤 38～60℃的温水洗涤
NaClO₂ NaClO₃
(1)NaClO₃、SO₂、H₂O、H₂SO₄ +5 +4 SO₂ 2NaClO₃ + SO₂ = 2ClO₂ + Na₂SO₄ 2ClO₃⁻ + SO₂ = 2ClO₂ + SO₄²⁻ Na₂SO₄
(2)ClO₂、NaOH、H₂O₂、H₂O NaClO₂ +4 +3 H₂O₂ 2NaOH + 2ClO₂ + H₂O₂ = 2NaClO₂ + 2H₂O + O₂ 防止H₂O₂分解
(3)38 38 60 高于 38 60