Question

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

 

、

 

（填化學(xué)式）．
（2）Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（3）A的化學(xué)式是

 

，裝置Ⅲ中A在

 

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：5NaClO₂+4HCl═5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O．
①該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是

 

．
②研究表明：若反應(yīng)開始時(shí)鹽酸濃度越大，則氣體產(chǎn)物中Cl₂的含量越大，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律分析其原因是

 

．
（5）①NaClO₂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，從電子守恒的角度解釋其原因是

 

．
②ClO₂對(duì)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^-，現(xiàn)用ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，其離子反應(yīng)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ中發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行解答，還原劑是指有元素化合價(jià)的物質(zhì)；
（2）根據(jù)C1O₂、雙氧水、氫氧化鈉、氣體、NaClO₂、的性質(zhì)分析解答；
（3）根據(jù)（1）的解答可知A為硫酸，為陽(yáng)極放出的是氧氣；
（4）①根據(jù)在反應(yīng)物中，化合價(jià)降低的物質(zhì)是氧化劑，化合價(jià)升高的物質(zhì)是還原劑來(lái)分析解答；
②根據(jù)題干信息“研究表明：若反應(yīng)開始時(shí)鹽酸濃度越大，則氣體產(chǎn)物中Cl₂的含量越大”結(jié)合①方程式進(jìn)行分析解答；
（5）①NaClO₂變質(zhì)可分解為NaClO₃和NaCl，方程式為3NaClO₂=2NaClO₃+NaCl，NaClO₂試樣與足量FeSO₄溶液反應(yīng)3ClO₂^-+12Fe²⁺+6H₂O=4Fe（OH）₃↓+3Cl^-+8Fe³⁺，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)理論電子轉(zhuǎn)移判斷解答；
②ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應(yīng)生成氮?dú)馀c二氧化碳，同時(shí)生成氯離子，據(jù)此書寫．

解答： 解：（1）由流程圖可知反應(yīng)Ⅰ，反應(yīng)物為NaClO₃、Na₂SO₃、加入A溶液，產(chǎn)生C1O₂、Na₂SO₄溶液，反應(yīng)離子方程式為2H⁺+SO₃^2-+2ClO₃^-=2C1O₂+SO₄^2-+H₂O，所以Na₂SO₃具有還原性是還原劑，將ClO₃^-還原為C1O₂；Ⅲ是離子隔膜電解池，從反應(yīng)Ⅰ知該電解有酸生成、從Ⅲ知有堿生成，有兩種氣體生成，所以Ⅲ為電解硫酸鈉本質(zhì)是電解水，陰極2H⁺+2e^-=H₂↑，陽(yáng)極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，所以A為硫酸，為陽(yáng)極放出氧氣，水既是氧化劑，又是還原劑，故答案為：Na₂SO₃；H₂O；
（2）Ⅱ中反應(yīng)根據(jù)流程信息可知，生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價(jià)降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產(chǎn)生，反應(yīng)中ClO₂是氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，H₂O₂是還原劑，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知4n（ClO₂）=n（HCl），所以反應(yīng)方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂↑，離子方程式是2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）Ⅲ為電解硫酸鈉本質(zhì)是電解水，陰極2H⁺+2e^-=H₂↑，陽(yáng)極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，所以A為硫酸，為陽(yáng)極放出氧氣，故答案為：H₂SO₄；陽(yáng)；
（4）①5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O反應(yīng)中，4NaClO₂→4ClO₂，+3價(jià)的氯元素化合價(jià)升高到+4價(jià)，所以NaClO₂是還原劑；1NaClO₂→1NaCl，+3價(jià)的氯元素的化合價(jià)降低到-1價(jià)，所以部分NaClO₂作氧化劑；所以該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：4，故答案為：1：4；
②5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O反應(yīng)中，ClO₂^-具有氧化性，ClO₂^-的氧化性隨溶液的酸性和濃度的增大而增強(qiáng)，因此Cl^-被氧化得到Cl₂，根據(jù)研究表明：若反應(yīng)開始時(shí)鹽酸濃度越大，則氣體產(chǎn)物中Cl₂的含量越大，故答案為：ClO₂^-的氧化性或Cl^-的還原性隨溶液的酸性和濃度的增大而增強(qiáng)，因此Cl^-被氧化得到Cl₂；
（5）①NaClO₂變質(zhì)可分解為NaClO₃和NaCl，Cl元素從+3價(jià)變?yōu)?5價(jià)和-1價(jià)，反應(yīng)為3NaClO₂=2NaClO₃+NaCl，NaClO₂試樣與足量FeSO₄溶液反應(yīng)3ClO₂^-+12Fe²⁺+6H₂O=4Fe（OH）₃↓+3Cl^-+8Fe³⁺，最終得到Cl元素由+3價(jià)變?yōu)?1價(jià)，所以NaClO₂變質(zhì)前后分別與Fe²⁺反應(yīng)時(shí)，最終均得到等量NaCl，Cl元素均由+3價(jià)變?yōu)?1價(jià)，根據(jù)電子守恒，兩個(gè)過(guò)程中得到的電子的物質(zhì)的量相同，故答案為：NaClO₂變質(zhì)前后分別與Fe²⁺反應(yīng)時(shí)，最終均得到等量NaCl，Cl元素均由+3價(jià)變?yōu)?1價(jià)，根據(jù)電子守恒，兩個(gè)過(guò)程中得到的電子的物質(zhì)的量相同；
②ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應(yīng)生成氮?dú)馀c二氧化碳，同時(shí)生成氯離子，反應(yīng)離子方程式為：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-，故答案為：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-．

點(diǎn)評(píng)：本題考查生產(chǎn)NaClO₂的制備實(shí)驗(yàn)的工業(yè)設(shè)計(jì)，把握物質(zhì)的性質(zhì)熟練運(yùn)用氧化還原反應(yīng)為解答該題的關(guān)鍵，題目難度中等．