Question

16．世界環(huán)保聯(lián)盟建議全面禁止使用氯氣用于飲用水的消毒，而建議采用高效“綠色”消毒劑二氧化氯．二氧化氯是一種極易爆炸的強氧化性氣體，易溶于水、不穩(wěn)定、呈黃綠色，在生產(chǎn)和使用時必須盡量用稀有氣體進行稀釋，同時需要避免光照、震動或加熱．實驗室以電解法制備ClO₂的流程如下：

（1）ClO₂中所有原子不是（填“是”或“不是”）都滿足8電子結構．上圖所示電解法制得的產(chǎn)物中雜質(zhì)氣體B能使石蕊試液顯藍色，除去雜質(zhì)氣體可選用C．
A．飽和食鹽水    B．堿石灰    C．濃硫酸    D．四氯化碳
（2）穩(wěn)定性二氧化氯是為推廣二氧化氯而開發(fā)的新型產(chǎn)品，下列說法正確的是ABCD．
A．二氧化氯可廣泛用于工業(yè)和飲用水處理
B．應用在食品工業(yè)中能有效地延長食品貯藏期
C．穩(wěn)定性二氧化氯的出現(xiàn)大大增加了二氧化氯的使用范圍
D．在工作區(qū)和成品儲藏室內(nèi)，要有通風裝置和監(jiān)測及警報裝置
（3）歐洲國家主要采用氯酸鈉氧化濃鹽酸制備．化學反應方程式為2NaClO₃+4HCl（濃）═2NaCl+Cl₂↑+2ClO₂↑+2H₂O．缺點主要是產(chǎn)率低、產(chǎn)品難以分離，還可能污染環(huán)境．
（4）我國廣泛采用經(jīng)干燥空氣稀釋的氯氣與固體亞氯酸鈉（NaClO₂）反應制備，化學方程式是2NaClO₂+Cl₂═2NaCl+2ClO₂，此法相比歐洲方法的優(yōu)點是安全性好，沒有產(chǎn)生毒副產(chǎn)品．
（5）科學家又研究出了一種新的制備方法，利用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）溶液還原氯酸鈉，化學反應方程式為H₂C₂O₄+2NaClO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O．此法提高了生產(chǎn)及儲存、運輸?shù)陌踩�性，原因是反應過程中生成的二氧化碳起到稀釋作用  ．

Answer 1

分析 NH₄Cl溶液中加入鹽酸進行電解得到NCl₃，結合N元素化合價升高，可知氫元素化合價降低，則生成的氣體A為H₂，NCl₃溶液中加入NaClO₂溶液，得到ClO₂與氣體B，氣體B能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，則B為NH₃．
（1）Cl最外層7個電子，只有1個單電子，O最外層6個電子，含2個單電子；產(chǎn)物中雜質(zhì)氣體B能使石蕊試液顯藍色，為氨氣，可選酸來除雜；
（2）依據(jù)題干：二氧化氯是一種極易爆炸的強氧化性氣體，易溶于水、不穩(wěn)定、呈黃綠色，在生產(chǎn)和使用時必須盡量用稀有氣體進行稀釋，同時需要避免光照、震動或加熱，據(jù)此解答；
（3）氯酸鈉氧化濃鹽酸生成二氧化氯、氯化鈉、水和氯氣；
（4）氯氣與固體亞氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應生成二氧化氯和氯化鈉，依據(jù)氧化還原反應結合原子個數(shù)守恒規(guī)律書寫方程式，依據(jù)產(chǎn)物性質(zhì)判斷其優(yōu)點；
（5）用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）溶液還原氯酸鈉，反應生成硫酸鈉、二氧化碳、二氧化氯、水，以此來解答．

解答 解：NH₄Cl溶液中加入鹽酸進行電解得到NCl₃，結合N元素化合價升高，可知氫元素化合價降低，則生成的氣體A為H₂，NCl₃溶液中加入NaClO₂溶液，得到ClO₂與氣體B，氣體B能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，則B為NH₃．
（1）Cl最外層7個電子，只有1個單電子，O最外層6個電子，含2個單電子，則O原子不能滿足8電子穩(wěn)定結構，產(chǎn)物中雜質(zhì)氣體B能使石蕊試液顯藍色，為氨氣，可選酸來除雜，只有C中濃硫酸符合，
故答案為：不是；C；
（2）A．二氧化氯具有強的氧化性，二氧化氯可廣泛用于工業(yè)和飲用水處理，代替氯氣，為“綠色”消毒劑，故A正確；
B．二氧化氯能殺菌消毒，有效地延長食品貯藏期，故B正確；
C．穩(wěn)定性二氧化氯的出現(xiàn)大大增加了二氧化氯的使用范圍，便于運輸和應用，故C正確；
D．二氧化氯是一種極易爆炸的強氧化性氣體，在工作區(qū)和成品儲藏室內(nèi)，要有通風裝置和監(jiān)測及警報裝，故D正確；
故選：A、B、C、D；
（3）氯酸鈉氧化濃鹽酸生成二氧化氯、氯化鈉、水和氯氣，反應的化學方程式：2NaClO₃+4HCl（濃）═2NaCl+Cl₂↑+2ClO₂↑+2H₂O，
故答案為：2NaClO₃+4HCl（濃）═2NaCl+Cl₂↑+2ClO₂↑+2H₂O；
（4）氯氣與固體亞氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應生成二氧化氯和氯化鈉，依據(jù)氧化還原反應結合原子個數(shù)守恒，反應的方程式：2NaClO₂+Cl₂═2NaCl+2ClO₂；該法相比歐洲方法的優(yōu)點為安全性好，沒有產(chǎn)生毒副產(chǎn)品，
故答案為：2NaClO₂+Cl₂═2NaCl+2ClO₂；安全性好，沒有產(chǎn)生毒副產(chǎn)品；
（5）用硫酸酸化的草酸（H₂C₂O₄）溶液還原氯酸鈉，反應生成硫酸鈉、二氧化碳、二氧化氯、水，該反應為H₂C₂O₄+2NaClO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O，此法提高了生產(chǎn)及儲存、運輸?shù)陌踩�性，原因是反應過程中生成的二氧化碳起到稀釋作用，
故答案為：H₂C₂O₄+2NaClO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O；反應過程中生成的二氧化碳起到稀釋作用．

點評 本題考查二氧化氯的性質(zhì)及應用，注意把握所給信息來分析解答，側重學生解決新問題能力的考查，將知識活學活用為解答的關鍵，題目難度中等．