Question

4．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種重要的消毒劑，主要用于水、砂糖、油脂的漂白與殺菌．以下是制取亞氯酸鈉的工藝流程：

已知：①ClO₂氣體只能保持在濃度較低狀態(tài)下以防止爆炸性分解，且需現(xiàn)合成現(xiàn)用．
②ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在．
（1）在無隔膜電解槽中持續(xù)電解一段時(shí)間后，生成氫氣和NaClO₃，請(qǐng)寫出陽極的電極反應(yīng)式Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O．
（2）反應(yīng)生成ClO₂氣體需要X酸酸化，X酸可以為B．
A．鹽酸    B．稀硫酸    C．硝酸    D．H₂C₂O₄溶液
（3）吸收塔內(nèi)的溫度不能過高的原因?yàn)闇囟冗^高H₂O₂將分解．
（4）ClO₂被S^2-還原為ClO₂^-、Cl^-轉(zhuǎn)化率與pH關(guān)系如圖，寫出pH≤2時(shí)ClO₂與S^2-反應(yīng)的離子方程式：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O．

（5）ClO₂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^-amg/L，現(xiàn)用ClO₂將CN^-氯化，生成了兩種無毒無害的氣體，其離子方程式為2ClO₂+2CN^-=2Cl^-+2CO₂+N₂↑；處理100m³這種污水，至少需要ClO₂$\frac{100a}{26}$mol．

Answer 1

分析 無隔膜電解槽中持續(xù)電解飽和氯化鈉溶液，2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，則電解生成的氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯酸鈉溶液，通二氧化硫和X酸還原氯酸鈉溶液生成二氧化氯，再用雙氧水、氫氧化鈉吸收反應(yīng)生成亞氯酸鈉，過濾的亞氯酸鈉（NaClO₂）溶液通過蒸發(fā)結(jié)晶得到亞氯酸鈉晶體．
（1）根據(jù)電解池中陽極失去電子結(jié)合產(chǎn)物書寫，電解槽中持續(xù)電解一段時(shí)間后，生成氫氣和NaClO₃，陽極上Cl失去電子；
（2）由于ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在，所以只能在酸性環(huán)境中存在．由于在酸性條件下，氯酸鈉容易和鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以X應(yīng)該是硫酸；
（3）H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解；
（4）根據(jù)圖象可知，pH≤2時(shí)ClO₂被還原為Cl^-，硫離子被氧化成硫單質(zhì)；
（5）根據(jù)ClO₂將CN^-氧化，生成了兩種無毒無害的氣體即二氧化碳和氮?dú)鈦頃鴮懛匠淌讲⒂?jì)算．

解答 解：（1）電解池中陽極失去電子，所以溶液中的氯離子在陽極失去電子，因此反應(yīng)的電極反應(yīng)式是Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，
故答案為：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O；
（2）由于ClO₂氣體在中性和堿性溶液中不能穩(wěn)定存在，所以只能在酸性環(huán)境中存在．由于在酸性條件下，氯酸鈉容易和鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以X應(yīng)該是硫酸；
故答案為：B；
（3）H₂O₂不穩(wěn)定，溫度過高，H₂O₂容易分解，吸收塔的溫度不能過高，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案為：溫度過高H₂O₂將分解；
（4）ClO₂具有氧化性，S^2-具有還原性，根據(jù)圖象可知，pH≤2時(shí)ClO₂被還原為Cl^-，所以該反應(yīng)的離子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O；
故答案為：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O；
（5）ClO₂將CN^-氧化，生成了兩種無毒無害的氣體即二氧化碳和氮?dú)�，所以離子方程式為：2ClO₂+2CN^-=2Cl^-+2CO₂+N₂↑；根據(jù)方程式1molCN^-離子消耗1mol二氧化氯，所以處理100m³這種污水，至少需要ClO₂為$\frac{100×1{0}^{3}×a×1{0}^{-3}}{26}$mol=$\frac{100a}{26}$mol，
故答案為：2ClO₂+2CN^-=2Cl^-+2CO₂+N₂↑；$\frac{100a}{26}$．

點(diǎn)評(píng) 本題以學(xué)生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考查學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、對(duì)濃度概念的理解、對(duì)氧化還原反應(yīng)相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用、有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作和簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力考察以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，題目難度中等．