Question

12．用二氧化氯（ClO₂）新型凈水劑替代傳統(tǒng)的凈水劑Cl₂，對淡水進(jìn)行消毒是城市飲用水處理的新技術(shù)．
（1）已知ClO₂在水處理過程中被還原為Cl^-．若以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，則ClO₂、Cl₂兩種消毒劑的消毒效率較大的是哪種ClO₂．（填化學(xué)式）
（2）ClO₂的制備方法：
①工業(yè)上可用Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂．寫出該反應(yīng)的離子方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目．
②實驗室通常以NH₄Cl、鹽酸、NaClO₂（亞氯酸鈉）為原料制備ClO₂的流程如下：

推測溶液X為NaCl和NaOH溶液．
（3）ClO₂是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，實驗室通常用NaOH溶液來吸收ClO₂，以減少環(huán)境污染．
若實驗時需要450mL 4mol/L的NaOH溶液，則配制時，需要用托盤天平稱取NaOH的質(zhì)量為80.0g，所使用的儀器除托盤天平、膠頭滴管、玻璃棒外，還必須有500mL容量瓶、燒杯．配制該溶液時，下列操作會使溶液濃度偏高的是CD．（填字母）
A．稱量固體時動作緩慢
B．容量瓶未干燥立即用來配制溶液
C．NaOH固體溶解后立刻轉(zhuǎn)移
D．在容量瓶定容時俯視刻度線
E．定容后搖勻，發(fā)現(xiàn)液面降低，又補加少量水，重新達(dá)到刻度線．

Answer 1

分析 （1）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，設(shè)質(zhì)量均為m，消毒效率分別為$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{71}$×2×1；
（2）①Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，本身被還原為氯離子，1個氯氣分子反應(yīng)得到2個電子；
②由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，電解氯化銨與鹽酸混合溶液，生成NCl₃與H₂，反應(yīng)方程式為NH₄Cl+2HCl═3H₂↑+NCl₃．NaClO₂和NCl₃溶液混合反應(yīng)生成NH₃、CO₂和X，結(jié)合元素化合價變化和電子守恒、原子守恒配平書寫化學(xué)方程式確定X；
（3）依據(jù)m=nM計算需要的氫氧化鈉溶質(zhì)的質(zhì)量，配制溶液需要天平稱量固體質(zhì)量，精確到0.1g，若實驗時需要450mL 4mol/L的NaOH溶液，需要取用500ml容量瓶中配制，所使用的儀器除托盤天平、膠頭滴管、玻璃棒外，還含有燒杯和500ml容量瓶，
A．稱量固體時動作緩慢，可能導(dǎo)致氫氧化鈉吸收水蒸氣和空氣中的二氧化碳，導(dǎo)致溶質(zhì)減小；
B．容量瓶未干燥立即用來配制溶液對配制溶液的結(jié)果無影響；
C．NaOH固體溶解后溶液溫度升高，立刻轉(zhuǎn)移溶液溫度升高，常溫下溶液濃度增大；
D．在容量瓶中定容時俯視容量瓶刻度線，液面倍提高，定容未達(dá)到刻度；
E．定容后搖勻，發(fā)現(xiàn)液面降低，又補加少量水，重新達(dá)到刻度線，溶液濃度減�。�

解答 解：（1）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，設(shè)質(zhì)量均為m，ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率分別為$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{71}$×2×1，所以由大到小的順序為ClO₂＞Cl₂，即消毒效率較大的是ClO₂，
故答案為：ClO₂；
（2）①Cl₂氧化NaClO₂溶液制取ClO₂，本身被還原為氯離子，1個氯氣分子反應(yīng)得到2個電子，因此離子方程式、電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目表示為，
故答案為：；
②由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，電解氯化銨與鹽酸混合溶液，生成NCl₃與H₂，反應(yīng)方程式為NH₄Cl+2HCl═3H₂↑+NCl₃．NaClO₂和NCl₃溶液混合反應(yīng)生成NH₃、CO₂和X，N元素化合價+6價變化為-3價，氯元素化合價降低1，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)為6，化學(xué)方程式為：6ClO₂^-+NCl₃+3H₂O=6ClO₂↑+NH₃↑+3Cl^-+3OH^-，所以X為NaCl和NaOH溶液，
故答案為：NaCl和NaOH溶液；
（3）實驗時需要450mL 4mol/L的NaOH溶液，需要取用500ml容量瓶中配制，配制溶液需要天平稱量固體質(zhì)量，精確到0.1g，依據(jù)m=nM計算需要的氫氧化鈉溶質(zhì)的質(zhì)量=0.5L×4mol/L×40g/mol=80.0g，若實驗時需要450mL 4mol/L的NaOH溶液，需要取用500ml容量瓶中配制，所使用的儀器除托盤天平、膠頭滴管、玻璃棒外，還含有燒杯和500ml容量瓶，
A．稱量固體時動作緩慢，可能導(dǎo)致氫氧化鈉吸收水蒸氣和空氣中的二氧化碳，導(dǎo)致溶質(zhì)減小，測定結(jié)果偏低，故A錯誤；
B．最后配制溶液需要加入水定容，容量瓶未干燥立即用來配制溶液對配制溶液的結(jié)果無影響，故B錯誤；
C．NaOH固體溶解后溶液溫度升高，立刻轉(zhuǎn)移溶液溫度升高，常溫下液面未達(dá)到刻度，溶液濃度增大，故C正確；
D．在容量瓶中定容時俯視容量瓶刻度線，液面倍提高，定容未達(dá)到刻度，溶液濃度增大，故D正確；
E．定容后搖勻，發(fā)現(xiàn)液面降低，又補加少量水，重新達(dá)到刻度線，水加入超出刻度線，溶液濃度減小，故E錯誤；
故選CD．
故答案為：80.0；500mL容量瓶、燒杯；CD．

點評 本題考查了氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移，電子守恒計算分析，化學(xué)方程式書寫，溶液配制方法和過程分析應(yīng)用，側(cè)重學(xué)生綜合應(yīng)用能力和分析能力的考查，題目難度中等．