Question

11．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種強(qiáng)氧化性漂白劑，廣泛用于紡織、印染和食品工業(yè)．它在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在．某同學(xué)查閱資料后設(shè)計(jì)生產(chǎn)NaClO₂的主要流程如下．

（1）Ⅰ、Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的還原劑分別是Na₂SO₃、H₂O（填化學(xué)式）．
（2）Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式是2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O．
（3）A的化學(xué)式是H₂SO₄，裝置Ⅲ中A在陽極區(qū)產(chǎn)生．
（4）ClO₂是一種高效水處理劑，可用亞氯酸鈉和稀鹽酸為原料制備．寫出該制備反應(yīng)的化學(xué)方程式5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O．
（5）NaClO₂變質(zhì)可分解為NaClO₃和NaCl，取等質(zhì)量變質(zhì)前后的NaClO₂試樣均配成溶液，分別與足量FeSO₄溶液反應(yīng)時(shí)，消耗Fe²⁺的物質(zhì)的量相同．（填“相同”，“不同”或“無法判斷”）

Answer 1

分析 硫酸鈉溶液通入離子隔膜電解池中，ClO₂和雙氧水在II中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO₂和氣體a，該反應(yīng)中Cl元素化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)，則O元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以生成的氣體a是O₂，離子反應(yīng)方程式為2 ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2 ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
III中發(fā)生電解，根據(jù)圖知，生成氫氧化鈉，陰極上生成氫氣同時(shí)陰極附近生成NaOH，所以生成的氣體b是H₂；陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，所以a是O₂，同時(shí)生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性條件下，I中NaClO₂、Na₂SO₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子反應(yīng)方程式為2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O；
（1）同一化學(xué)反應(yīng)中，失電子化合價(jià)降低的反應(yīng)物是還原劑；
（2）堿性條件下，ClO₂、H₂O₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧氣、ClO₂^-和水；
（3）通過以上分析知，A是硫酸，硫酸在陽極附近生成；
（4）亞氯酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成ClO₂和NaCl、水；
（5）已變質(zhì)和未變質(zhì)的NaClO₂與Fe²⁺反應(yīng)都生成Cl^-，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒判斷．

解答 解：硫酸鈉溶液通入離子隔膜電解池中，ClO₂和雙氧水在II中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO₂和氣體a，該反應(yīng)中Cl元素化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)，則O元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?價(jià)，所以生成的氣體a是O₂，離子反應(yīng)方程式為2 ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2 ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
III中發(fā)生電解，根據(jù)圖知，生成氫氧化鈉，陰極上生成氫氣同時(shí)陰極附近生成NaOH，所以生成的氣體b是H₂；陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，所以a是O₂，同時(shí)生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性條件下，I中NaClO₂、Na₂SO₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子反應(yīng)方程式為2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O；
（1）同一化學(xué)反應(yīng)中，失電子化合價(jià)降低的反應(yīng)物是還原劑，
I中反應(yīng)方程式為2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O，還原劑是Na₂SO₃；III中氧化劑和還原劑都是水，故答案為：Na₂SO₃；H₂O；
（2）堿性條件下，ClO₂、H₂O₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧氣、ClO₂^-和水，離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）通過以上分析知，電解硫酸鈉溶液，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，同時(shí)生成硫酸，所以A是硫酸，硫酸在陽極附近生成，故答案為：硫酸；陽；
（4）亞氯酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)生成ClO₂和NaCl、水，反應(yīng)方程式為5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O，故答案為：5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O；
（5）Fe²⁺與變質(zhì)前后的NaClO₂反應(yīng)，最后的還原產(chǎn)物都是NaCl，根據(jù)電子守恒消耗的Fe²⁺物質(zhì)的量應(yīng)相同，故答案為：相同．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，明確I、II、III中發(fā)生的反應(yīng)及物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，熟悉常見物質(zhì)的性質(zhì)，難點(diǎn)是離子方程式的書寫．