【題目】Cl2常用作自來水消毒劑,Cl2作消毒劑時(shí)生成的有機(jī)氯化物可能對(duì)人體有害。ClO2被世界衛(wèi)生組織(WHO)列為A級(jí)高效、安全滅菌消毒劑,將逐漸取代Cl2成為自來水的消毒劑。某小組探究地康法制氯氣的原理并驗(yàn)證Cl2的性質(zhì),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下(夾持裝置略去)。請(qǐng)回答下列問題

(1)A裝置中反應(yīng)利用了濃硫酸的難揮發(fā)性,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

(2)當(dāng)B裝置中反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.08 mol電子時(shí),則消耗的Na2O2固體的質(zhì)量為______________。

(3)反應(yīng)開始后,硫酸銅變藍(lán),則裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ______________ 。

(4)ClO2的制備方法比較實(shí)用的有數(shù)十種,下列方法是常見方法之一。

方法一:2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。當(dāng)有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí),得到的還原產(chǎn)物為______________mol。

方法二:實(shí)驗(yàn)室常用氯酸鉀(KClO3)、草酸(H2C2O4)和硫酸溶液共熱制備。

有同學(xué)設(shè)計(jì)如下裝置制備ClO2并用其處理含錳離子的工業(yè)廢水。

C裝置的作用為______________。

B中反應(yīng)產(chǎn)物有ClO2、CO2等,發(fā)生氧化反應(yīng)的過程為:______________ → ______________ (用化學(xué)式表示)。______________

③寫出裝置D中除去Mn2(已知Mn2轉(zhuǎn)化為MnO2)的離子方程式______________ 。

【答案】H2SO4()+NaClNaHSO4+HCl↑[H2SO4()+2NaClNa2SO4+2HCl↑]6.24 g4HCl+O22H2O+2Cl20.4安全瓶防倒吸H2C2O4→CO22ClO2+5Mn2++6H2O═5MnO2↓+2Cl-+12H+

【解析】

1)濃硫酸與氯化鈉加熱反應(yīng)生成硫酸鹽和氯化氫。

2)過氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣,轉(zhuǎn)移電子與過氧化鈉之間的關(guān)系為Na2O2—e-,據(jù)此進(jìn)行計(jì)算。

(3)硫酸銅變藍(lán),說明有水生成,根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律可知,氯化氫與氧氣在一定條件下反應(yīng)生成氯氣和水。

4)方法一:根據(jù)2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O反應(yīng)可知,2ClO2—2e-關(guān)系,據(jù)此進(jìn)行計(jì)算。

方法二:①此裝置為安全瓶,防止倒吸。

②H2C204KC103氧化為二氧化碳,氯酸鉀被還原為ClO2。

二氧化氯具有強(qiáng)的氧化性,能夠氧化二價(jià)錳離子生成二氧化錳,本身被還原為氯離子,據(jù)此寫出離子反應(yīng)方程式。

1A裝置中反應(yīng)利用了濃硫酸的難揮發(fā)性,濃硫酸與氯化鈉加熱反應(yīng)生成硫酸鹽和氯化氫,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:H2SO4()+NaClNaHSO4+HCl↑[H2SO4()+2NaClNa2SO4+2HCl↑] ;正確答案H2SO4()+NaClNaHSO4+HCl↑[H2SO4()+2NaClNa2SO4+2HCl↑]

2)過氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣,轉(zhuǎn)移電子與過氧化鈉之間的關(guān)系為Na2O2—e-,當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.08 mol電子時(shí),消耗的Na2O2固體的量為0.08mol質(zhì)量為0.08×78= 6.24 g;正確答案6.24 g。

3)反應(yīng)開始后,硫酸銅變藍(lán),說明有水生成,根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律可知,氯化氫與氧氣在一定條件下反應(yīng)生成氯氣和水,裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:4HCl+O22H2O+2Cl2 ;正確答案4HCl+O22H2O+2Cl2 。

4)方法一:根據(jù)2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O反應(yīng)可知,NaClO3+5價(jià)氯被還原到0價(jià),NaClO3做氧化劑,HCl-1價(jià)氯氧化到0價(jià),HCl為還原劑因此還原產(chǎn)物為ClO2根據(jù)2ClO2—2e-關(guān)系,當(dāng)有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí),得到的還原產(chǎn)物為0.4mol;正確答案:0.4。

方法二:根據(jù)C裝置進(jìn)氣管、出氣管都較短可以知道為安全瓶,防止倒吸;正確答案安全瓶,防倒吸

用H2C204溶液、稀硫酸和KC103制備ClO2反應(yīng)產(chǎn)物為二氧化氯、二氧化碳可稀釋Cl02,草酸被氧化為二氧化碳,氯酸鉀被還原為ClO2;正確答案H2C2O4→CO2。

二氧化氯具有強(qiáng)的氧化性,能夠氧化二價(jià)錳離子生成二氧化錳,本身被還原為氯離子,離子方程式:2ClO2+5Mn2++6H2O═5MnO2↓+2Cl-+12H+;正確答案:2ClO2+5Mn2++6H2O═5MnO2↓+2Cl-+12H+。

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③等體積等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、NaOH溶液與過量的Al反應(yīng),產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量相等

④鋁與NaOH溶液反應(yīng)中,每轉(zhuǎn)移3 mol e,就生成1.5 mol H2

⑤化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于各物質(zhì)的質(zhì)量之比

⑥根據(jù)方程式2Na2H2O===2NaOHH2,可知2 mol Na與足量水反應(yīng)放出22.4 L氫氣

⑦根據(jù)離子方程式Mg2H===Mg2H2,可知1 g Mg與足量H反應(yīng)生成1 mol氫氣

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(4)U型管E右邊連接干燥管F的目的是_______________________,若無干燥管F,測得Fe2O3的質(zhì)量將_____________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

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