Question

8．亞氯酸鈉（NaClO₂）常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白與殺毒．以下是用過氧化氫法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程圖1：

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^-20；K_sp（PbS）=2.4×10^-28
（1）吸收塔內(nèi)發(fā)生反應的離子方程式為2OH^-+2ClO₂+H₂O₂═2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O．
（2）從濾液中得到NaClO₂•3H₂O晶體的所需操作依次是edcf（填寫序號）．
a．蒸餾  b．灼燒  c．過濾  d．冷卻結晶  e．加熱蒸發(fā)  f．洗滌干燥
（3）自來水廠也可用ClO₂消毒殺菌，處理后的水中要求ClO₂的濃度在0.1～0.8mg•L^-1之間．碘量法可以檢測水中ClO₂的濃度，步驟如下：
Ⅰ．取一定體積的水樣，加入一定量的碘化鉀，再用氫氧化鈉溶液調(diào)至中性，并加入淀粉溶液，溶液變藍．
Ⅱ．加入一定量的Na₂S₂O₃溶液進行滴定，發(fā)生2S₂O₃^2-+I₂═S₄O₆^2-+2I^-反應．
Ⅲ．加硫酸調(diào)節(jié)水樣pH至1～3．操作時，不同pH環(huán)境中粒子種類如圖2所示；請回答：
①操作Ⅱ滴定終點的現(xiàn)象是溶液藍色剛好褪去，且保持30秒不變色．
②在操作Ⅱ過程中，溶液又呈藍色，反應的離子方程式是ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O．
③若水樣的體積為1.0L，在操作Ⅱ時消耗了1.0×10^-3mol/LNa₂S₂O₃溶液8ml，則水樣中ClO₂的濃度為0.54mg/L．
（4）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．
下表是25℃時HClO₂及幾種常見弱酸的電離平衡常數(shù)：

弱酸	HClO2	HF	HCN	H2S
Ka/mol•L-1	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，物質的濃度相同的NaF、NaCN兩溶液中所含陰陽離子總數(shù)的大小關系為：前者大（填“前者”“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，此時體系中的S^2-的濃度為6.3×10^-13mol/L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)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(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)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(chǎn)生，據(jù)此配平書寫方程式；
（2）從溶液中得到NaClO₂•3H₂O晶體，可以采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌干燥的方法；
（3）①操作Ⅱ滴定終點時，碘與Na₂S₂O₃完全反應，溶液藍色褪去；
②由圖示表明，pH至1～3時，ClO₂^-將I^-氧化成II₂，生成的I₂與淀粉結合再次出現(xiàn)藍色，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等、原子守恒和電荷守恒來配平；
③根據(jù)關系S₂O₃^2-～I^-～ClO₂先計算出ClO₂的物質的量，然后再計算出濃度；
（4）①、弱酸的電離平衡常數(shù)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(shù)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(jù)溶度積計算S^2-的濃度；

解答 解：（1）根據(jù)流程信息可知，吸收塔內(nèi)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(chǎn)生，反應的離子方程式為：2OH^-+2ClO₂+H₂O₂═2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，
故答案為：2OH^-+2ClO₂+H₂O₂═2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（2）從溶液中得到NaClO₂•3H₂O晶體，可以采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌干燥的方法，所以操作順序為edcf，
故答案為：edcf；
（3）①操作Ⅱ滴定終點時，溶液藍色剛好褪去，且保持30秒不變色，
故答案為：溶液藍色剛好褪去，且保持30秒不變色；
②由圖示表明，pH至1～3時，ClO₂^-將I^-氧化成I，生成的I₂，離子方程式為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O，
故答案為：ClO₂^-+4I^-+4H⁺=Cl^-+2I₂+2H₂O；
③反應的關系式為  S₂O₃^2-～I^-～ClO₂              
                  1      1     1
   1.0×10^-3 mol/L×0.008L      1.0×10^-5mol
m（ClO₂）=n（ClO₂）×M（ClO₂）=8.0×10^-6mol×67.5×10³mg•mol^-1=0.54mg
由于水樣為 1L，所以 ClO₂ 的濃度為$\frac{0.54mg}{1L}$=0.54 mg•L^-1
故答案為：0.54；
（4）①根據(jù)電離平衡常數(shù)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(shù)較小，即NaF溶液中陰陽離子總數(shù)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$\frac{6.3×1{0}^{-18}}{1{0}^{-5}}$mol/L=6.3×10^-13mol/L，
故答案為：CuS；6.3×10^-13mol/L．

點評 本題以ClO₂氣體消毒劑為載體，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，難度中等．