Question

(本小題15分)用二氧化氯（ClO₂）、鐵酸鈉（Na₂FeO₄摩爾質(zhì)量為166 g·mol^－1）等新型凈水劑替代傳統(tǒng)的凈水劑Cl₂對(duì)淡水進(jìn)行消毒是城市飲用水處理新技術(shù)。ClO₂和Na₂FeO₄在水處理過程中分別被還原為Cl^－和Fe^3＋。

(1)如果以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，那么，ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率由大到小的順序是        ＞        ＞        。

(2)鐵酸鈉之所以能凈水，除它本身具有強(qiáng)氧化性外，另一個(gè)原因可能是：

                                                            。

(3)二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點(diǎn)為－59℃，沸點(diǎn)為11.0℃，易溶于水。ClO₂可以看做是亞氯酸（HClO₂）和氯酸（HClO₃）的混合酸酐。工業(yè)上用稍潮濕的KClO₃和草酸在60℃時(shí)反應(yīng)制得。某學(xué)生用如圖所示的裝置模擬工業(yè)制取及收集ClO₂，其中A為ClO₂的發(fā)生裝置，B為ClO₂的凝集裝置，C為尾氣吸收裝置。請(qǐng)問：

①A部分還應(yīng)添加溫度控制（如水浴加熱）裝置，B部分還應(yīng)補(bǔ)充什么裝置            ；

②C中應(yīng)裝的試劑為            。C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

                                                            。

Answer 1

(1)ClO₂  Cl₂  Na₂FeO₄（5分）

(2)鐵酸鈉的還原產(chǎn)物Fe^3＋能水解生成Fe（OH）₃膠體，能吸附水中懸浮物，從而凈水（3分）

(3)①（冰水）冷凝（2分）   ②NaOH溶液（2分，其它合理也可）

2ClO₂＋2NaOH=== NaClO₂＋NaClO₃＋H₂O（3分，其它反應(yīng)不是主要得分點(diǎn)）

解析:

(1)設(shè)ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂的質(zhì)量均為1 g，則被還原時(shí)，它們得到電子的物質(zhì)的量分別為：ClO₂ ：×5＝0.074 mol；Na₂FeO₄ ：×3＝0.018 mol；Cl₂ ：×2＝0.028 mol。故三種物質(zhì)的消毒效率由大到小的順序是ClO₂＞Cl₂＞Na₂FeO₄。

(2)鐵酸鈉在消毒時(shí)，被還原為Fe^3＋，F(xiàn)e^3＋＋3H₂OFe（OH）₃＋3H^＋，水解生成的Fe（OH）₃膠體表面積較大，具有吸附性能，可吸附水中懸浮的雜質(zhì)。

(3)由題所給信息，二氧化氯的物理性質(zhì)可知，二氧化氯被收集在B裝置中，為提高收集效果，應(yīng)補(bǔ)加冷凝裝置。ClO₂可以看做是亞氯酸（HClO₂）和氯酸（HClO₃）的混合酸酐，所以尾氣可用NaOH溶液吸收，發(fā)生歧化反應(yīng)，生成NaClO₂和NaClO₃混合鹽。技能空間：自身氧化還原反應(yīng)中的“歧化”與“歸中”。歧化反應(yīng)：反應(yīng)物自身氧化還原反應(yīng)，同種元素一部分化合價(jià)升高，一部分化合價(jià)降低的反應(yīng)。如Cl₂ +2NaOH===NaCl +NaClO+H₂O。歸中反應(yīng)：同一元素不同價(jià)態(tài)原子間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)：高價(jià)態(tài)降低為中間價(jià)態(tài)， 低價(jià)態(tài)升高為中間價(jià)態(tài)，也可歸納為：兩相靠，不相交。若中間有多種價(jià)態(tài)，則原高價(jià)物質(zhì)對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物價(jià)態(tài)仍高，原低價(jià)態(tài)的物質(zhì)對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物的價(jià)態(tài)仍低。如H₂SO₄(濃)＋H₂S ===S↓＋2SO₂↑＋2H₂O，此反應(yīng)中H₂S不可能變?yōu)镾O₂，同樣，H₂SO₄也不可能變?yōu)樯�成物中S。

應(yīng)試策略：化學(xué)實(shí)驗(yàn)與化學(xué)計(jì)算放在一起進(jìn)行綜合考查是高考命題的趨勢(shì)之一，考試大綱也提出明確要求：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，觀察、記錄、分析或處理數(shù)據(jù)，得出正確結(jié)論。我們?cè)趶?fù)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的同時(shí)，絕對(duì)不能忽視對(duì)元素化合物、基本概念、理論、化學(xué)計(jì)算等方面知識(shí)的復(fù)習(xí)，高考化學(xué)考查的內(nèi)容充分體現(xiàn)了學(xué)科內(nèi)知識(shí)的系統(tǒng)性和綜合性。