Question

高氯酸是一种酸性极强的无机含氧酸，可用于制备高氯酸盐、人造金刚石提纯等方面。查阅资料得到以下有关高氯酸的信息：

名称	分子式	外观	沸点
高氯酸	HClO4	无色液体	130℃

工业上生产高氯酸的同时还生产了亚氯酸钠，工业流程如下:

（1）操作①的名称是____________，操作②的名称是___________。

（2）反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为________________________。 

（3）反应器Ⅱ中发生反应的离子方程式为__________________________。 

（4）若反应器Ⅱ中SO₂以H₂O₂代替也可达到同样的目，此时发生反应的离子方程式为___________。 

（5）若想得到201 kg的 HClO₄纯品，至少需要NaClO₃_________kg。 

（6）工业上也可用铂作阳极、铜作阴极电解盐酸制得高氯酸，在阳极区可得到20%的高氯酸。写出阳极的电极反应式（其中盐酸与高氯酸以化学式出现）______________________________。

Answer

过滤 蒸馏 3NaClO3+3H2SO4(浓)= HC1O4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O 4OH-+SO2+2ClO2=2ClO2-+SO42-+2H2O 2ClO2+2OH-+H2O=2ClO2-+O2+2H2O 639kg 4H2O+HCl-8e-=HClO4+8H+

【解析】本题考查化学工艺流程，涉及实验基本操作、化学反应方程式的书写、化学计算等知识，（1）根据流程，操作①得到晶体和滤液，因此操作①为过滤；操作②从溶液中得到高氯酸，根据信息，高氯酸是液体，沸点在130℃，因此操作②是蒸馏；（2）反应器I中加入NaClO3和浓硫酸，得到ClO2、NaHSO4、HClO4，大概形式为NaClO3＋H2SO4→ClO2↑＋NaHSO4＋HClO4，根据化合价的升降法进行配平，得出：3NaClO3＋3H2SO4→2ClO2↑＋3NaHSO4＋HClO4，产物中缺少2个氢原子和1个氧原子，即少了1个H2O，化学反应方程式为3NaClO3+3H2SO4(浓)= HC1O4+2ClO2↑+3NaHSO4+H2O ；（3）根据流程，ClO2中Cl显＋4价，转变成NaClO2，其中Cl显＋3价，显然SO2作还原剂，SO2用H2O2代替，H2O2作还原剂，被氧化成氧气，根据化合价的升降、原子守恒、所带电荷守恒进行配平，离子反应方程式为4OH－+SO2+2ClO2=2ClO2－+SO42－+2H2O；（5）根据（2）中反应方程式，3NaClO3～HClO4，因此m(NaClO3)=201×3×106.5/100.5kg=639kg；（6）根据电解原理，阳极上发生氧化反应，化合价升高，阳极反应式为4H2O+HCl-8e－=HClO4+8H＋。