Question

3．亞氯酸鈉（NaClO₂）常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是用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；
②K_sp（FeS）=6.3×10^-18； K_sp（CuS）=6.3×10^-36；K_sp（PbS）=2.4×10^-28
（1）吸收塔內發(fā)生反應的離子方程式為2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂．該工藝流程中的NaClO₃、ClO₂、NaClO₂都是強氧化劑，它們都能和濃鹽酸反應制取Cl₂．若用二氧化氯和濃鹽酸制取Cl₂，當生成5mol Cl₂時，通過還原反應制得氯氣的質量為71g．
（2）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O晶體的所需操作依次是dc （填寫序號）．
a．蒸餾       b．灼燒       c．過濾      d．冷卻結晶     e．蒸發(fā)
（3）印染工業(yè)常用亞氯酸鈉（NaClO₂）漂白織物，漂白織物時真正起作用的是HClO₂．
表是 25℃時HClO₂及幾種常見弱酸的電離平衡常數：

弱酸	HClO2	HF	HCN	H2S
Ka	1×10-2	6.3×10-4	4.9×10-10	K1=9.1×10-8 K2=1.1×10-12

①常溫下，物質的量濃度相等的NaClO₂、NaF、NaCN、Na₂S四種溶液的pH由大到小的順序為pH（Na₂S）＞pH（NaCN）＞pH（NaF）＞pH（NaClO₂）（用化學式表示）；體積相等，物質的量濃度相同的NaF、NaCN兩溶液中所含陰陽離子總數的大小關系為：前者大（填“前者大”“相等”或“后者大”）．
②Na₂S是常用的沉淀劑．某工業(yè)污水中含有等濃度的Cu²⁺、Fe²⁺、Pb²⁺離子，滴加Na₂S溶液后首先析出的沉淀是CuS；當最后一種離子沉淀完全時（該離子濃度為10^-5mol•L^-1），此時體系中的S^2-的濃度為6.3×10^-13mol/L．

Answer 1

分析 （1）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，Cl元素化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產生，據此配平書寫方程式；
反應中ClO₂是氧化劑，發(fā)生還原反應，HCl是還原劑，發(fā)生氧化反應，根據電子轉移計算氧化劑與還原劑的物質的量之比，據此確定還原產物與氧化產物物質的量之比，計算還原反應生成的氯氣，再根據m=nM計算；
（2）從溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結晶方法，通過過濾得到粗晶體．得到的粗晶體經過重結晶可得到純度更高的晶體；
（3）①、弱酸的電離平衡常數越大，酸性越強，反之酸性越弱，酸性越弱，對應鈉鹽中酸根離子水解程度越大，溶液的PH越大；
NaF、NaCN兩溶液中鈉離子濃度相同，由于陰離子都是-1價離子，1mol陰離子水解得到1mol氫氧根離子，陰離子的總濃度不變，兩溶液中陰離子總濃度相同，故溶液堿性越強，氫離子濃度越小，含有陰陽離子總數的越小；
②物質組成類型相同，溶度積越小，溶解度越小，滴加硫化鈉，相應陽離子最先沉淀；根據溶度積計算S^2-的濃度．

解答 解：（1）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，反應中ClO₂是氧化劑，發(fā)生還原反應，HCl是還原劑，發(fā)生氧化反應，根據電子轉移守恒可知4n（ClO₂）=n（HCl），故n（ClO₂）：n（HCl）=1：4，故還原產物與氧化產物物質的量之比為1：4，故還原反應生成的氯氣為5mol×$\frac{1}{5}$=1mol，通過還原反應制得氯氣的質量為1mol×71g/mol=71g，
故答案為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2NaClO₂+2H₂O+O₂；71；
（2）從溶液中得到含結晶水的晶體，只能采取蒸發(fā)、濃縮、冷卻結晶方法，通過過濾得到粗晶體，所以操作順序為dc，故答案為：dc；
（3）①根據電離平衡常數可知酸性強弱順序為：HClO₂＞HF＞HCN＞HS^-，酸性越弱，對應鈉鹽中酸根離子水解程度越大，溶液的PH越大，故物質的量濃度相等各溶液pH關系為：pH（Na₂S）＞pH（NaCN）＞pH（NaF）＞pH（NaClO₂），
NaF、NaCN兩溶液中鈉離子濃度相同，由于陰離子都是-1價離子，1mol陰離子水解得到1mol氫氧根離子，陰離子的總濃度不變，兩溶液中陰離子總濃度相同，溶液為堿性，pH（NaCN）＞pH（NaF），故NaCN溶液堿氫離子濃度較小，含有陰陽離子總數較小，即NaF溶液中陰陽離子總數較大，
故答案為：pH（Na₂S）＞pH（NaCN）＞pH（NaF）＞pH（NaClO₂）；前者大；
②物質組成類型相同，溶度積越小，溶解度越小，滴加硫化鈉，相應陽離子最先沉淀，故首先析出沉淀是CuS，Fe²⁺最后沉淀，沉淀完全時該濃度為10^-5mol•L^-1，此時的S^2-的濃度為$\frac{6.3×10{\;}^{-18}}{10{\;}^{-5}}$mol/L=6.3×10^-13mol/L，
故答案為：CuS；6.3×10^-13mol/L．

點評 本題以學生比較陌生的亞氯酸鈉制備為載體，考查學生閱讀題目獲取信息的能力、氧化還原反應計算、物質分離提純、鹽類水解、溶度積的有關計算與應用等，是在新情境下綜合運用知識解決問題的能力的考查，題目有一定的難度．