Question

二氧化氯(ClO₂)是一種高效、廣譜、安全的殺菌、消毒劑。

(1)氯化鈉電解法是一種可靠的工業(yè)生產(chǎn)ClO₂方法。

①用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca^2＋、Mg^2＋、SO等雜質。某次除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的________(填化學式)，至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應后將沉淀一并濾去。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)濾液中仍含有一定量的SO，其原因是____________________________________。[已知：Ksp(BaSO₄)＝1.1×10^－10、Ksp(BaCO₃)＝ 5.1 ×10^－9]

②該法工藝原理示意圖如下。其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉(NaClO₃)與鹽酸反應生成ClO₂。

工藝中可以利用的單質有________(填化學式)，發(fā)生器中生成ClO₂的化學方程式為_____________________________________________________________________________。

(2)纖維素還原法制ClO₂是一種新方法，其原理是：纖維素水解得到的最終產(chǎn)物D與NaClO₃反應生成ClO₂。完成反應的化學方程式：

□____(D)____＋24NaClO₃＋12H₂SO₄===□ClO₂↑＋□CO₂↑＋18H₂O＋□________

(3)ClO₂和Cl₂均能將電鍍廢水中的CN^－氧化為無毒的物質，自身被還原為Cl^－。處理含CN^－相同量的電鍍廢水，所需Cl₂的物質的量是ClO₂的________倍。

Answer 1

解析：(1)①由于所加物質都是過量的，前面加入的物質必須經(jīng)后面的物質除去，所以首先應加入過量的BaCl₂溶液來沉淀SO，過量的BaCl₂可經(jīng)后面加入的Na₂CO₃溶液除去。觀察BaSO₄和BaCO₃的K_sp不難發(fā)現(xiàn)，二者相差不大，在CO濃度比較大時，BaSO₄會轉化為BaCO₃而生成SO。②根據(jù)工藝圖，HCl合成塔中發(fā)生的是H₂與Cl₂的反應，所以該工藝可以利用的單質應是H₂和Cl₂。NaClO₃為氧化劑，HCl為還原劑，ClO的還原產(chǎn)物為ClO₂，Cl^－的氧化產(chǎn)物為Cl₂，則有：2NaClO₃＋4HCl===2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2NaCl＋2H₂O。(2)纖維素的最終水解產(chǎn)物為葡萄糖(C₆H₁₂O₆)，葡萄糖具有還原性，在H₂SO₄環(huán)境中與NaClO₃反應生成ClO₂、CO₂、H₂O，根據(jù)原子守恒可推出另一產(chǎn)物為Na₂SO₄，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平反應為：C₆H₁₂O₆＋24NaClO₃＋12H₂SO₄===24ClO₂↑＋6CO₂↑＋18H₂O＋12Na₂SO₄。(3)由題意知CN^－轉化為無毒的N₂、CO₂，ClO₂或Cl₂轉化為Cl^－，反應中1 mol ClO₂得到5 mol電子，1 mol Cl₂得到2 mol電子，所以處理相同量的CN^－時，所需Cl₂的物質的量是ClO₂的2.5倍。

答案：(1)①BaCl₂　BaSO₄和BaCO₃的K_sq相差不大，當溶液中存在大量CO時，BaSO₄(s)會部分轉化為BaCO₃(s)　②H₂、Cl₂　2NaClO₃＋4HCl===2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2NaCl＋2H₂O　(2)C₆H₁₂O₆＋24NaClO₃＋12H₂SO₄===ClO₂↑＋CO₂↑＋18H₂O＋Na₂SO₄　(3)2.5