Question

20．二氧化氯（ClO₂）是一種在水處理等方面有廣泛應用的高效安全消毒劑．實驗室以NH₄Cl、鹽酸、NaClO₂（亞氯酸鈉）為原料制備ClO₂的流程下如下：

已知：①NCl₃是黃色粘稠狀液體或斜方形晶體，極易爆炸，有類似氯氣的刺激性臭味，自然爆炸點為95℃，在熱水中易分解，在空氣中易揮發(fā)，不穩(wěn)定．
②氣體B能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍．
回答下列問題：
（1）氣體A的化學式為H₂．
（2）電解時，發(fā)生反應的化學方程式為NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3H₂↑+NCl₃．為保證實驗的安全，在電解時需注意的問題是：①控制好生成NCl₃的濃度；②控制好反應的溫度．
（3）NCl₃與NaClO₂（亞氯酸鈉）按物質的量之比為1：6混合在溶液中恰好反應生成ClO₂，該反應的離子方程式為NCl₃+3H₂O+6ClO^-₂=6ClO₂↑+3Cl^-+3OH^-+NH₃↑．
（4）實驗室制取氣體B的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（5）在用二氧化氯進行水處理時，除了殺菌消毒外，還能除去水中Fe²⁺和Mn²⁺．寫出用ClO₂氧化除去Mn²⁺生成MnO₂的離子方程式（ClO₂反應后的產物為ClO₂^-）Mn²⁺+2ClO₂+2H₂O=MnO₂↓+2ClO^-₂+4H⁺．

Answer 1

分析 由生產流程可知氯化銨在鹽酸溶液中進行電解，陰極生成氫氣，陽極生成NCl₃，電解方程式為NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3H₂↑+NCl₃，在NCl₃溶液中加入NaClO₂發(fā)生氧化還原反應，可生成混合氣體，再分離得ClO₂和氣體B，據(jù)此分析解答；
（1）電解NH₄Cl、鹽酸的溶液，氫離子放電生成氫氣；
（2）電解時銨根離子失去電子，氫離子得到電子；結合信息可知NCl₃防止分解及爆炸；
（3）NCl₃與NaClO₂按物質的量之比為1：6恰好反應生成ClO₂，還生成氯化鈉、NaOH，結合電子守恒可知，Cl元素的化合價升高，則N元素化合價降低，還生成氨氣；
（4）由（3）可知，B為氨氣，實驗室利用銨鹽與堿共熱生成氨氣；
（5）ClO₂氧化除去Mn²⁺生成MnO₂，ClO₂反應后的產物為ClO^-₂，以此書寫離子方程式．

解答 解：（1）電解NH₄Cl、鹽酸的溶液，氫離子放電生成氫氣，則A為H₂，故答案為：H₂；
（2）電解時銨根離子失去電子，氫離子得到電子，電解反應為NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3H₂↑+NCl₃，結合信息可知NCl₃防止分解及爆炸，則還應控制好反應的溫度，故答案為：NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3H₂↑+NCl₃；控制好反應的溫度；
（3）NCl₃與NaClO₂按物質的量之比為1：6恰好反應生成ClO₂，還生成氯化鈉、NaOH，結合電子守恒可知，Cl元素的化合價升高，則N元素化合價降低，還生成氨氣，則該反應的離子反應為NCl₃+3H₂O+6ClO^-₂=6ClO₂↑+3Cl^-+3OH^-+NH₃↑，故答案為：NCl₃+3H₂O+6ClO^-₂=6ClO₂↑+3Cl^-+3OH^-+NH₃↑；
（4）由（3）可知，B為氨氣，實驗室利用銨鹽與堿共熱生成氨氣，該反應為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（5）ClO₂氧化除去Mn²⁺生成MnO₂，ClO₂反應后的產物為ClO^-₂，該反應的離子方程式為Mn²⁺+2ClO₂+2H₂O=MnO₂↓+2ClO^-₂+4H⁺，
故答案為：Mn²⁺+2ClO₂+2H₂O=MnO₂↓+2ClO^-₂+4H⁺．

點評 本題考查物質的制備，明確流程中發(fā)生的電解反應及氧化還原反應是解答本題的關鍵，題目難度較大，注意信息的應用及流程的分析，（3）為解答的難點．