Question

17．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種強氧化性漂白劑，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Na₂SO₃、H₂O（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）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)開始時鹽酸濃度越大，則氣體產(chǎn)物中Cl₂的含量越大，運用氧化還原反應(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，因此Cl^-被氧化得到Cl₂

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元素化合價由+4價變?yōu)?3價，則O元素化合價由-1價變?yōu)?價，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）①根據(jù)在反應(yīng)物中，化合價降低的物質(zhì)是氧化劑，化合價升高的物質(zhì)是還原劑來分析解答；
②根據(jù)題干信息“研究表明：若反應(yīng)開始時鹽酸濃度越大，則氣體產(chǎn)物中Cl₂的含量越大”結(jié)合①方程式進行分析解答．

解答 解：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元素化合價由+4價變?yōu)?3價，則O元素化合價由-1價變?yōu)?價，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，失電子化合價降低的反應(yīng)物是還原劑，
I中反應(yīng)方程式為2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O，還原劑是Na₂SO₃；III中氧化劑和還原劑都是水，
故答案為：Na₂SO₃；H₂O；
（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，離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）①5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O反應(yīng)中，4NaClO₂→4ClO₂，+3價的氯元素化合價升高到+4價，所以NaClO₂是還原劑；1NaClO₂→1NaCl，+3價的氯元素的化合價降低到-1價，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，因此Cl^-被氧化得到Cl₂，根據(jù)研究表明：若反應(yīng)開始時鹽酸濃度越大，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，因此Cl^-被氧化得到Cl₂．

點評 本題考查生產(chǎn)NaClO₂的制備實驗的工業(yè)設(shè)計，把握物質(zhì)的性質(zhì)熟練運用氧化還原反應(yīng)為解答該題的關(guān)鍵，題目難度中等．