Question

14．NaClO₂是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下：

回答下列問題：
（1）NaClO₂中Cl的化合價(jià)為+3價(jià)．
（2）寫出“反應(yīng)”步驟中生成ClO₂的化學(xué)方程式2NaClO₃+SO₂+H₂SO₄=2NaHSO₄+2ClO₂．
（3）“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成，精制時(shí)，為除去Mg²⁺和Ca²⁺，要加入的試劑分別為NaOH溶液、Na₂CO₃溶液．“電解”中陰極反應(yīng)的主要產(chǎn)物是ClO₂^-（或NaClO₂）．
（4）“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO₂．此吸收反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是O₂．
（5）“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是：每克含氯消毒劑的氧化能力相當(dāng)于多少克Cl₂的氧化能力．NaClO₂的有效氯含量為1.57．（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）在NaClO₂中Na為+1價(jià)，O為-2價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0計(jì)算得到；
（2）NaClO₃和SO₂在H₂SO₄酸化條件下生成ClO₂，其中NaClO₂是氧化劑，還原產(chǎn)物為NaCl，回收產(chǎn)物為NaHSO₄，說明生成硫酸氫鈉，且產(chǎn)生ClO₂，根據(jù)電子守恒和原子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（3）食鹽溶液中混有Mg²⁺ 和Ca²⁺，可以利用過量NaOH溶液除去Mg²⁺，利用過量Na₂CO₃溶液除去Ca²⁺，ClO₂氧化能力強(qiáng)，根據(jù)結(jié)晶干燥后的產(chǎn)物可知ClO₂的還原產(chǎn)物為NaClO₂；
（4）依據(jù)圖示可知，利用含過氧化氫的氫氧化鈉溶液吸收ClO₂，產(chǎn)物為ClO₂^-，則此反應(yīng)中ClO₂為氧化劑，還原產(chǎn)物為ClO₂^-，化合價(jià)從+4價(jià)降為+3價(jià)，H₂O₂為還原劑，氧化產(chǎn)物為O₂，每摩爾H₂O₂得到2mol電子，依據(jù)電子守恒可知氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比；
（5）每克NaClO₂的物質(zhì)的量$\frac{1g}{90.5g/mol}$=$\frac{1}{90.5}$mol，依據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，可知氯氣的物質(zhì)的量為$\frac{1}{90.5}$mol×4×$\frac{1}{2}$=$\frac{2}{90.5}$mol，計(jì)算得到氯氣的質(zhì)量．

解答 解：（1）在NaClO₂中Na為+1價(jià)，O為-2價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0，可得Cl的化合價(jià)為+3價(jià)，
故答案為：+3；
（2）NaClO₃和SO₂在H₂SO₄酸化條件下生成ClO₂，其中NaClO₂是氧化劑，還原產(chǎn)物為NaCl，回收產(chǎn)物為NaHSO₄，說明生成硫酸氫鈉，且產(chǎn)生ClO₂，根據(jù)電子守恒可知，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaClO₃+SO₂+H₂SO₄=2NaHSO₄+2ClO₂，
故答案為：2NaClO₃+SO₂+H₂SO₄=2NaHSO₄+2ClO₂；
（3）食鹽溶液中混有Mg²⁺ 和Ca²⁺，可以利用過量NaOH溶液除去Mg²⁺，利用過量Na₂CO₃溶液除去Ca²⁺，ClO₂氧化能力強(qiáng)，根據(jù)結(jié)晶干燥后的產(chǎn)物可知ClO₂的還原產(chǎn)物為NaClO₂，因此電解裝置中陰極ClO₂得電子生成ClO₂^-，陽極Cl^-失電子生成Cl₂．
故答案為：NaOH溶液；Na₂CO₃溶液；ClO₂^-（或NaClO₂）；
（4）依據(jù)圖示可知，利用含過氧化氫的氫氧化鈉溶液吸收ClO₂，產(chǎn)物為ClO₂^-，則此反應(yīng)中ClO₂為氧化劑，還原產(chǎn)物為ClO₂^-，化合價(jià)從+4價(jià)降為+3價(jià)，H₂O₂為還原劑，氧化產(chǎn)物為O₂，每摩爾H₂O₂得到2mol電子，依據(jù)電子守恒可知氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1，
故答案為：2：1；O₂；
（5）1gNaClO₂的物質(zhì)的量$\frac{1g}{90.5g/mol}$=$\frac{1}{90.5}$mol，依據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，NaClO₂～Cl^-～4e^-，Cl₂～2Cl^-～2e^-，可知氯氣的物質(zhì)的量為$\frac{1}{90.5}$mol×4×$\frac{1}{2}$=$\frac{2}{90.5}$mol，則氯氣的質(zhì)量為$\frac{2}{90.5}$mol×71g/mol=1.57g，
故答案為：1.57g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)方法分析、氧化還原反應(yīng)概念分析和電子轉(zhuǎn)移的計(jì)算、注意物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，題目難度中等．