Question

二氧化氯泡騰片，有效成分（ClO₂）是一種高效、安全的殺菌、消毒劑．
（1）方法一：氯化鈉電解法是一種可靠的工業(yè)生產(chǎn)ClO₂氣體的方法．該法工藝原理如圖．其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（NaClO₃）與鹽酸反應(yīng)生成ClO₂．
①工藝中可利用的單質(zhì)有

 

（填化學(xué)式），發(fā)生器中生成ClO₂的化學(xué)方程式為

 

．
②此法的缺點主要是

 

．
（2）方法二：最近，科學(xué)家又研究出了一種新的制備方法，纖維素還原法制ClO₂，其原理是：纖維素水解得到的最終產(chǎn)物X與NaClO₃反應(yīng)生成ClO₂．
①配平方程式：

 

[X]+

 

NaClO₃+

 

H₂SO₄→

 

ClO₂↑+

 

CO₂↑+

 

H₂O+

 

．
②若反應(yīng)中產(chǎn)生4.48L（折算成標準狀況下）氣體，電子轉(zhuǎn)移

 

個．
③ClO₂和Cl₂均能將電鍍廢水中的CN^-氧化為無毒的物質(zhì)，自身被還原為Cl^-．處理含CN^-相同量的電鍍廢水，所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的

 

倍．
（3）方法三：實驗室常用氯酸鈉（NaClO₃）和亞硫酸鈉（Na₂SO₃）用硫酸酸化，加熱制備二氧化氯，化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄

△

2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O
①反應(yīng)中的Na₂SO₃溶液中存在如下平衡：H₂O?H⁺+OH^-和

 

．（用離子方程式表示）
②常溫下，0.1mol/L該溶液中離子濃度由大到小排列

 

（用離子符號表示）
③常溫下，已知NaHSO₃溶液呈酸性，在Na₂SO₃溶液中滴加稀鹽酸至中性時，溶質(zhì)的主要成分有

 

．（用化學(xué)式表示）

Answer 1

考點：電解原理,氧化還原反應(yīng)方程式的配平,氯、溴、碘及其化合物的綜合應(yīng)用

專題：基本概念與基本理論,元素及其化合物

分析：（1）①電解飽和食鹽水生成H₂、Cl₂和NaOH；故可以利用的單質(zhì)為H₂、Cl₂，合成HCl，根據(jù)流程圖可知加入物質(zhì)為NaClO₃和HCl，生成ClO₂；可以寫出方程式，并用化合價升降法配平得到；
②生成的氣體中除了有二氧化氯還有大量的氯氣，產(chǎn)率低，難分離，而且極有可能造成大氣污染；用電解的方法耗能大；
（2）①纖維素為多糖，水解最終產(chǎn)物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂．Cl從+5到+4價，降低1價，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價為0，到+4價，升高4價，然后配平得到；
②由①可知生成24molClO₂和6mol CO₂氣體轉(zhuǎn)移24mol的電子；
③每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍；
（3）①存在弱電解水的電離平衡和弱離子的水解平衡．
②不水解的二元鈉離子濃度最大，水解是微弱的，顯性離子和第一步水解產(chǎn)生的陰離子，隱性離子；
③Na₂SO₃溶液中滴加稀鹽酸，兩者反應(yīng)，要使溶液呈中性，只能是部分反應(yīng)，所以溶質(zhì)為Na₂SO₃、NaHSO₃、NaCl．

解答： 解：（1）①電解飽和食鹽水生成H₂、Cl₂和NaOH；故可以利用的單質(zhì)為H₂、Cl₂，合成HCl，根據(jù)流程圖可知加入物質(zhì)為NaClO₃和HCl，生成ClO₂；發(fā)生氧化還原反應(yīng)，NaClO₃被還原生成ClO₂，HCl被氧化生成Cl₂，同時生成水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O，
故答案為：H₂、Cl₂；2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O；
②生成的氣體中除了有二氧化氯還有大量的氯氣，產(chǎn)率低，難分離，而且極有可能造成大氣污染；用電解的方法耗能大，故答案為：同時產(chǎn)生了大量的氯氣，不僅產(chǎn)率低，而且產(chǎn)品難以分離，同時很有可能造成環(huán)境污染；用電解的方法耗能大；
（2）①纖維素為多糖，水解最終產(chǎn)物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂．Cl從+5到+4價，降低1價，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價為0，到+4價，升高4價，則配平后的化學(xué)方程式為1 C₆H₁₂O₆+24 NaClO₃+12H₂SO₄=24 ClO₂↑+6 CO₂↑+18H₂O+12 Na₂SO₄，
故答案為：1；C₆H₁₂O₆；24；6；12；Na₂SO₄；
②30mol的氣體～24mole-
30×22.4L      24mol
4.48L         0.16mol
所以轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.16N_A，故答案為：0.16N_A；
③每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，則所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的2.5倍，故答案為：2.5；
（3）①存在弱電解水的電離平衡和弱離子的水解平衡，SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，故答案為：SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-；
②不水解的二元鈉離子濃度最大，水解是微弱的，顯性離子和第一步水解產(chǎn)生的陰離子，隱性離子，所以離子由大到小排列為c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺），故答案為：c（Na⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）；
③Na₂SO₃溶液中滴加稀鹽酸，兩者反應(yīng)，要使溶液呈中性，只能是部分反應(yīng)，所以溶質(zhì)為Na₂SO₃、NaHSO₃、NaCl，故答案為：Na₂SO₃、NaHSO₃、NaCl．

點評：本題考查化學(xué)工藝流程，涉及氧化還原反應(yīng)相關(guān)概念、配平及計算，化學(xué)實驗基本方法（除雜）等相關(guān)知識，題目難度中等，注意把握物質(zhì)的分離、提純操作方法．