分析 電解法生產(chǎn)亞氯酸鈉的工藝流程:無隔膜電解槽電解飽和氯化鈉溶液,NaCl+3H2O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ NaClO3+3H2↑,得到氯酸鈉溶液,氯酸鈉(NaClO3)在酸性條件下被二氧化硫還原成二氧化氯,2NaClO3+SO2=Na2SO4+2ClO2,ClO2在二氧化硫和空氣混合氣體中不易分解爆炸,通入空氣的目的是稀釋ClO2,防止ClO2爆炸,將ClO2通入電解槽,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),氯離子放電生成ClO2,生成氫離子,陽極電極反應(yīng)式為:Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+,陰極5ClO2+5e-=5ClO2-,噴霧干燥得到亞氯酸鈉固體.
(1)在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的,使離子除盡;過量的離子在下一步中必須出去,故先加入BaCl2,除去硫酸根,過量的鋇離子,加入Na2CO3除去,根據(jù)提供的Ksp數(shù)據(jù),在后面加入碳酸鈉時,發(fā)生BaSO4(s)+CO32- (aq)=BaCO3(s)+SO42- (aq);
(2)無隔膜電解槽內(nèi)電解飽和氯化鈉溶液生成氯酸鈉和氫氣;
(3)根據(jù)題目信息并運用氧化還原反應(yīng)理論判斷反應(yīng)物、生成物,據(jù)此書寫方程式,純的ClO2易分解爆炸,一般用稀有氣體或空氣稀釋到10%以下安全,需通入空氣稀釋ClO2;
(4)電解時陰極二氧化氯得到電子生成亞氯酸根離子;
(5)NaClO2變質(zhì)可分解為NaClO3和NaCl,方程式為3NaClO2=2NaClO3+NaCl,NaClO2試樣與足量FeSO4溶液反應(yīng)3ClO2-+12Fe2++6H2O=4Fe(OH)3↓+3Cl-+8Fe3+,運用氧化還原反應(yīng)理論電子轉(zhuǎn)移判斷解答;
(6)A.由圖可以得出:堿性條件下ClO2-濃度高;
B.HClO2的電離平衡常數(shù)K=$\frac{c({H}^{+})c(Cl{{O}_{2}}^{-})}{c(HCl{O}_{2})}$結(jié)合圖示數(shù)據(jù)來計算;
C.根據(jù)圖知,pH=7時,c(HClO2)<c( ClO2-);
D.根據(jù)題意:HClO2和ClO2都具有漂白作用,結(jié)合圖中HClO2和ClO2的濃度大小來確定使用該漂白劑的pH更適合漂白.
解答 解:(1)加入過量的Na2CO3和NaOH,可分別除去Ca2+、Mg2+,在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的,使離子除盡;過量的離子在下一步中必須出去,故先加入BaCl2,除去硫酸根,過量的鋇離子,加入Na2CO3除去.BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,當(dāng)溶液中存在大量CO32-時,發(fā)生BaSO4(s)+CO32- (aq)=BaCO3(s)+SO42- (aq),BaSO4(s)會部分轉(zhuǎn)化為BaCO3(s)而釋放出SO42-,
故答案為:BaCl2;BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,當(dāng)溶液中存在大量CO32-時,BaSO4(s)會部分轉(zhuǎn)化為BaCO3(s)而釋放出SO42-(或其它合理答案);
(2)根據(jù)流程圖可知:無隔膜電解槽電解飽和氯化鈉溶液,反應(yīng)物為氯化鈉、水,生成物為氯酸鈉,根據(jù)原子守恒、得失電子守恒可知,該反應(yīng)為:NaCl+3H2O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ NaClO3+3H2↑,
故答案為:NaCl+3H2O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ NaClO3+3H2↑;
(3)二氧化氯發(fā)生器中生成ClO2,用二氧化硫還原NaClO3生成ClO2,一定有NaClO3→ClO2,化合價降低,被還原;則SO2必定被氧化,有硫酸根離子產(chǎn)生,反應(yīng)的方程式為:2NaClO3+SO2=Na2SO4+2ClO2,ClO2在二氧化硫和空氣混合氣體中不易分解爆炸,通入空氣的目的是稀釋ClO2,防止ClO2爆炸,
故答案為:2NaClO3+SO2=Na2SO4+2ClO2;稀釋ClO2,防止ClO2爆炸;
(4)將ClO2通入電解槽的陰極室,飽和NaCl溶液通入電解槽的陽極室,電解,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),氯離子放電生成ClO2,電極反應(yīng)式為:Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+,陰極二氧化氯得到電子,電極反應(yīng)式為:5ClO2+5e-=5ClO2-,即ClO2+e-=ClO2-,
故答案為:ClO2+e-=ClO2-;
(5)NaClO2變質(zhì)可分解為NaClO3和NaCl,Cl元素從+3價變?yōu)?5價和-1價,反應(yīng)為3NaClO2=2NaClO3+NaCl,NaClO2試樣與足量FeSO4溶液反應(yīng)3ClO2-+12Fe2++6H2O=4Fe(OH)3↓+3Cl-+8Fe3+,最終得到Cl元素由+3價變?yōu)?1價,所以NaClO2變質(zhì)前后分別與Fe2+反應(yīng)時,最終均得到等量NaCl,Cl元素均由+3價變?yōu)?1價,根據(jù)電子守恒,兩個過程中得到的電子的物質(zhì)的量相同,所以兩份試樣消耗FeSO4的物質(zhì)的量相同,
故答案為:相同;
(6)A.由圖可以得出:堿性條件下ClO2-濃度高,即在堿性條件下亞氯酸鈉較穩(wěn)定,故A正確;
B.當(dāng)pH=6時,c(ClO-)=c(HClO),HClO2的電離平衡常數(shù)K=$\frac{c({H}^{+})c(Cl{{O}_{2}}^{-})}{c(HCl{O}_{2})}$=10-6,故B正確;
C.根據(jù)圖知,pH=7時,存在c(HClO2)<c( ClO2-),則離子濃度大小順序是c( ClO2-)>c(HClO2)>c( ClO2)>c( Cl-),故C錯誤;
D.根據(jù)題意:HClO2和ClO2都具有漂白作用,則圖中HClO2和ClO2的濃度之和最大時漂白效果最好,所以該漂白劑的最佳pH在1-3,HClO2是漂白織物的有效成分,ClO2是有毒氣體,要使漂白劑的漂白性強,即HClO2的含量高,又要使ClO2濃度較小,根據(jù)圖象知,pH過小,ClO2含量較大,pH過大,HClO2的含量較低,所以25℃時,該溶液在pH=4時比pH=11時更適合漂白,故D正確;
故答案為:ABD.
點評 本題以學(xué)生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景,以電解法法制備亞氯酸鈉為主線,考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力的理解、對電解相關(guān)知識的運用、有關(guān)實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力,題目難度中等.
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | NH4+、Fe3+、SO42-、Cl- | B. | Mg2+、Ag+、CO32-、Cl- | ||
C. | K+、NH4+、SO42-、Cl- | D. | K+、Na+、NO3-、HCO3- |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 反應(yīng)達(dá)平衡時,A的轉(zhuǎn)化率為80% | |
B. | A的初始物質(zhì)的量為4mol | |
C. | 反應(yīng)到達(dá)平衡時,放出的熱量是193kJ | |
D. | 15min時,v正=v逆=0 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
反應(yīng)時間/min | n(SO2)/mol | n(O2)/mol |
0 | 2 | 1 |
5 | 1.2 | |
10 | 0.4 | |
15 | 0.8 |
A. | 反應(yīng)在前5min的平均速率為v (SO2)=0.08mol•L-1•min-1 | |
B. | 相同溫度下,起始時向容器中充入1.5mol SO3,達(dá)平衡時SO3的轉(zhuǎn)化率為40% | |
C. | 保持溫度不變,向平衡后的容器中再充入0.2molSO2和0.2mol SO3時,v (正)>v (逆) | |
D. | 保持其他條件不變,若起始時向容器中充入2molSO3,達(dá)平衡時吸收78.4kJ的熱量 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | v(C)=0.2mol•L-1•s-1 | B. | z=3 | ||
C. | B的轉(zhuǎn)化率為25% | D. | C平衡時的濃度為0.5mol•L-1 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 10% | B. | 25% | C. | 50% | D. | 67% |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
t/min | 0 | 1 | 3 | 5 |
n(H2)/mol | 8 | 5 | 4 | 4 |
A. | P1>P2,a<0 | |
B. | 在P2及195℃時,反應(yīng)前3min的平均速率v(CH3OH)=0.08mol/(L•min) | |
C. | 在P2及195℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為25(mol/L)-2 | |
D. | 在B點時,v正>v逆 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
密度(g/cm3) | 溶點(℃) | 沸點(℃) | 溶解性 | |
環(huán)已醇 | 0.96 | 25 | 161 | 能溶于水 |
環(huán)已烯 | 0.81 | -103 | 83 | 難溶于水 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題
實驗 編號 | 0.01mol•L-1 酸性KMnO4溶液 | 0.1mol•L-1 H2C2O4溶液 | 水 | 1mol•L-1 MnSO4溶液 | 反應(yīng)溫度 /℃ | 反應(yīng)時間 |
Ⅰ | 2mL | 2mL | 0 | 0 | 20 | 125 |
Ⅱ | v1mL | v2mL | 1mL | 0 | 20 | 320 |
Ⅲ | v3mL | v4mL | v5mL | 0 | 50 | 30 |
Ⅳ | 2mL | 2mL | 0 | 2滴 | 20 | 10 |
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