Question

目前全球范围内环境污染备受关注，化工生产中应大力倡导“绿色化学”和“原子经济”的理念，工业生产中的废物利用尤为重要。工业上生产高氯酸时，还同时生产了一种常见的重要含氯消毒剂和漂白剂亚氯酸钠(NaClO₂)，其工艺流程如下：

已知：①NaHSO₄溶解度随温度的升高而增大，适当条件下可结晶析出。②高氯酸是至今为止人们已知酸中的最强酸，沸点90 ℃。请回答下列问题：

（1） 反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为_______，冷却的目的是____________。

（2） 反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为_____________。

（3） 通入反应器Ⅱ中的SO₂用H₂O₂代替同样能生成NaClO₂，请简要说明双氧水在反应中能代替SO₂的原因是__________。

（4） Ca(ClO)₂、ClO₂、NaClO₂等含氯化合物都是常用的消毒剂和漂白剂，是因为它们都具有___，请写出工业上用氯气和消石灰生产漂粉精的化学方程式：_______。

Answer

3NaClO3+3H2SO4＝HClO4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O降低NaHSO4的溶解度，使NaHSO4结晶析出2ClO2+SO2+4OH－＝2ClO2－+SO42－+2H2OH2O2有还原性也能把ClO2还原为NaClO2强氧化性2Cl2+2 Ca(OH )2＝CaCl2+ Ca(ClO)2+2H2O

【解析】

（1）根据加入到反应器Ⅰ中的原料有NaClO3、浓硫酸，生成物有ClO2气体、NaHSO4、HClO4溶液．依据书写化学方程式的规则，即发生化学反应时满足原子的种类和数目不变，书写出化学反应方程式为：3NaClO3+3H2SO4=HClO4+2ClO2+3NaHSO4+H2O；然后将反应生成物的溶液冷却得到NaHSO4晶体，说明硫酸氢钠的溶解度随温度的降低而减小；
（2）根据通入到反应容器Ⅱ中的反应物有NaOH、SO2、H2O、ClO2，生成物有NaClO2，氯的化合价由+4价变成了+3价，得到电子，根据氧化还原反应的原理硫应失电子，由+4价变成+6价，根据氧化还原反应原理的氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子的总数，则氧化还原反应方程式为2ClO2+SO2+4OH-=2ClO2-+SO42-+2H2O；
（3）如果将反应器Ⅱ中的SO2 用H2O2 代替同样能生成NaClO2，说明变换物质后，氧化还原反应照样能发生生成NaClO2，也就说明H2O2也具有还原性，也能把ClO2还原为NaClO2；
（4）消毒剂和漂白剂的消毒原理和漂白原理是利用它们的强氧化性来达到目的．根据教材知识工业上制取漂白粉是用氯气与消石灰反应得到的，其反应原理为2Cl2+2 Ca(OH )2＝CaCl2+ Ca(ClO)2+2H2O。

点睛：本题是一道化工生产过程中的工艺流程，需要把握住工艺流程的过程，找到解决问题的突破口，运用基本知识、结合最终要得到的产品来解决，要将教材所学到的基本知识应用到实际解决问题中去，要求基础知识掌握牢固，同时又能将基础知识应用实际应用中。