Question

亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的消毒劑，主要用于水、砂糖、油脂的漂白與殺菌．如圖1是制取亞氯酸鈉的工藝流程：
已知：①ClO₂氣體只能保持在濃度較低狀態(tài)下以防止爆炸性分解，且需現(xiàn)合成現(xiàn)用．②ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在．
（1）在無隔膜電解槽中持續(xù)電解一段時間后，生成氫氣和NaClO₃，請寫出陽極的電極反應(yīng)方程式

 

．
（2）反應(yīng)生成ClO₂氣體需要X酸酸化，X酸可以為

 

．
A．鹽酸    B．稀硫酸    C．硝酸    D．H₂C₂O₄溶液
（3）吸收塔內(nèi)的溫度不能過高的原因為

 

．
（4）ClO₂被S^2-還原為ClO₂^-、Cl^-轉(zhuǎn)化率與pH關(guān)系如圖2．寫出pH≤2時ClO₂與S^2-反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（5）ClO₂對污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明顯的去除效果．某工廠污水中含CN^-amg/L，現(xiàn)用ClO₂將CN^-氧化，生成了兩種無毒無害的氣體，其離子反應(yīng)方程式為

 

；處理100m³這種污水，至少需要ClO₂

 

mol．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,化學(xué)方程式的有關(guān)計算,氯、溴、碘及其化合物的綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：無隔膜電解槽中持續(xù)電解飽和氯化鈉溶液，則電解生成的氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉溶液，通二氧化硫和X酸還原氯酸鈉溶液生成二氧化氯，再用雙氧水、氫氧化鈉吸收反應(yīng)生成亞氯酸鈉，過濾的亞氯酸鈉（NaClO₂）溶液通過蒸發(fā)結(jié)晶得到亞氯酸鈉晶體，以此解答；
（1）根據(jù)電解池中陽極失去電子結(jié)合產(chǎn)物書寫；
（2）由于ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在，所以只能在酸性環(huán)境中存在．由于在酸性條件下，氯酸鈉容易和鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以X應(yīng)該是硫酸．
（3）H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能過高，其目的是防止H₂O₂分解．
（4）根據(jù)圖象可知，pH≤2時ClO₂被還原為Cl^-，所以該反應(yīng)的離子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O．
（5）根據(jù)ClO₂將CN^-氧化，生成了兩種無毒無害的氣體即二氧化碳和氮氣來書寫；根據(jù)方程式計算；

解答： 解：（1）電解池中陽極失去電子，所以溶液中的氯離子在陽極失去電子，因此反應(yīng)的電極反應(yīng)式是Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，故答案為：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O．
（2）由于ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在，所以只能在酸性環(huán)境中存在．由于在酸性條件下，氯酸鈉容易和鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以X應(yīng)該是硫酸，故答選：B．
（3）H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能過高，其目的是防止H₂O₂分解，故答案為：防止H₂O₂分解．
（4）根據(jù)圖象可知，pH≤2時ClO₂被還原為Cl^-，所以該反應(yīng)的離子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O，故答案為：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O．
（5）ClO₂將CN^-氧化，生成了兩種無毒無害的氣體即二氧化碳和氮氣，所以離子方程式為：2ClO₂+2CN^-=2Cl^-+2CO₂+N₂↑；根據(jù)方程式1molCN^-離子消耗1mol二氧化氯，所以處理100m³這種污水，至少需要ClO₂為

100×103×a×10 -3g

26

=

100a

26

，故答案為：

100a

26

；

點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題．試題綜合性強，在注重對學(xué)生基礎(chǔ)知識鞏固和訓(xùn)練的同時，側(cè)重對學(xué)生解題能力的培養(yǎng)和方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計能力．本題以學(xué)生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過氧化氫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、對濃度概念的理解、對氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識的運用、有關(guān)實驗操作和簡單實驗設(shè)計能力考察以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力，題目有一定的難度．