Question

用二氧化氯（ClO2）、鐵酸鈉（Na2FeO4摩爾質(zhì)量為166g/mol）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Fe3＋。

（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）Na2FeO4溶于水會(huì)放出一種無色無味氣體，其殺菌消毒、吸附水中的懸浮雜質(zhì)的原理可用離子方程式表示為_______________。

（3）工業(yè)以CH3OH與NaClO3為原料在酸性條件下制取ClO2，同時(shí)產(chǎn)生CO2氣體，已知該反應(yīng)分為兩步進(jìn)行，第一步為2ClO3-＋2Cl－＋4H＋＝2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O。

①寫出第二步反應(yīng)的離子方程式______________。

②工業(yè)生產(chǎn)時(shí)需在反應(yīng)物中加少量Cl－，其作用是________________。

③生產(chǎn)中會(huì)發(fā)生副反應(yīng)ClO3-＋Cl－＋H＋－Cl2↑＋H2O（未配平），若測(cè)得反應(yīng)后的混合氣體中Cl2的體積分?jǐn)?shù)為3／73，則起始投料時(shí)CH3OH與NaClO3的物質(zhì)的量之比為____________。

（4）已知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也可以看做是亞氯酸（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

【答案】

（1）ClO2; Cl2 Na2FeO4? （2） 4FeO42-+10 H2O=4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑（3） ①CH3OH+3Cl2+H2O=6Cl-+ CO2+6H+.②催化劑③1:6.1（4）①（冰水）冷凝②NaOH溶液 2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O

【解析】

試題分析：（1） ClO2、Na2FeO4、Cl2三種消毒殺菌劑的消毒效率分別是ClO2: 67.5g÷5mol= 13.5g/mol; Na2FeO4: 166g÷3mol=55.33g/mol;Cl2:71g/ 2mol=35.5g/mol.所以三種消毒殺菌劑的消毒效率由大到小的順序是ClO2> Cl2> Na2FeO4. （2） 根據(jù)題意可得Na2FeO4把H2O氧化為O2，氧氣殺菌消毒，它本身被還原為Fe3+ 。Fe3+水解產(chǎn)生Fe（OH）3膠體吸附水中的懸浮物質(zhì)。從而凈化了水。該反應(yīng)的離子方程式為：4FeO42-+10 H2O=4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑。（3）①第二步反應(yīng)的離子方程式為：CH3OH+3Cl2+H2O=6Cl-+ CO2+6H+。②由①中的兩個(gè)反應(yīng)方程式可以看出若轉(zhuǎn)移相同的電子，Cl-的消耗與產(chǎn)生量相等。之所以在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)要在反應(yīng)物中加少量Cl－，是因?yàn)?/span>Cl-起作催化劑作用。③將第一步與第二步的方程式疊加可得總方程式：6ClO3-＋CH3OH＋6H＋=CO2↑+6ClO2↑＋5H2O。將副反應(yīng)ClO3-＋Cl－＋H＋－Cl2↑＋H2O配平可得：ClO3-＋5Cl－＋6H＋=3Cl2↑＋3H2O若測(cè)得反應(yīng)后的混合氣體中Cl2的體積分?jǐn)?shù)為3／73，假設(shè)氣體的總物質(zhì)的量為73mol，則Cl2為3mol；CO2和ClO2總物質(zhì)的量為70mol。產(chǎn)生3mol的Cl2消耗NaClO3的物質(zhì)的量1mol；根據(jù)方程式6ClO3-＋CH3OH＋6H＋=CO2↑+6ClO2↑＋5H2O可知產(chǎn)生CO2和ClO2總物質(zhì)的量為70mol消耗CH3OH的物質(zhì)的量為10mol；消耗 NaClO3的物質(zhì)的量為60mol。所以共消耗CH3OH的物質(zhì)的量為10mol；消耗 NaClO3的物質(zhì)的量為60mol+3mol=61mol。因此起始投料時(shí)CH3OH與NaClO3的物質(zhì)的量之比為10:61=1:6.1.（4） ①因?yàn)?/span>ClO2的沸點(diǎn)低，容易揮發(fā)，所以B部分還應(yīng)補(bǔ)充的裝置是冷凝裝置。可以用冰水進(jìn)行降溫。②C為尾氣吸收裝置，由于ClO2能與堿發(fā)生反應(yīng)，所以通常用NaOH溶液來吸收。反應(yīng)的方程式為：2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O。

考點(diǎn)：考查飲用水的不同消毒劑的消毒效率的比較、ClO2的制法、性質(zhì)及涉及的化學(xué)反應(yīng)原理。主要包括氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式、離子方程式的配平、書寫、實(shí)驗(yàn)裝置的選擇、應(yīng)用和有關(guān)計(jì)算的知識(shí)。