Question

12．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中發(fā)生反應(yīng)的還原劑是Na₂SO₃（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，氣體b的化學(xué)式是H₂，裝置Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
（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1：4．
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)．

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，Ⅲ中電解水，由離子隔膜分離出A是硫酸，硫酸在陽極附近生成，陰極上生成氫氣；
（4）5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O中，5molNaClO₂中1mol作氧化劑、4mol作還原劑；該反應(yīng)中酸性、濃度影響離子的性質(zhì)．

解答 解：（1）I中反應(yīng)方程式為2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O，S元素的化合價(jià)升高，還原劑是Na₂SO₃，故答案為：Na₂SO₃；
（2）Ⅱ中為堿性條件下，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H₂SO₄，Ⅲ中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，裝置Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
故答案為：H₂SO₄；H₂；2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；
（4）①5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O中，5molNaClO₂中1mol作氧化劑、4mol作還原劑，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是1：4，故答案為：1：4；
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，
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)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案，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，注意常見物質(zhì)的性質(zhì)及離子方程式的書寫，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．