Question

16．亞氯酸鈉（NaClO₂）廣泛用于紡織、印染工業(yè)，ClO₂為一種黃綠色氣體，是國(guó)際公認(rèn)的高效、安全的漂白劑和消毒劑，生產(chǎn)亞氯酸鈉的主要流程如圖1所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）反應(yīng)Ⅰ中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1
（2）A溶液是氯堿工業(yè)的重要產(chǎn)物，則反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O
（3）NaClO₂水溶液呈堿性，其原因是ClO₂^-+H₂OHClO₂+OH^-（用離子方程式表示）．
（4）目前已開(kāi)發(fā)用電解法制ClO₂的新工藝，如圖2所示：用石墨作電極，一定條件下電解飽和食鹽水制ClO₂，則陽(yáng)極產(chǎn)生ClO₂的電極反應(yīng)式為Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺電解一段時(shí)間，當(dāng)陰極產(chǎn)生的氣體體積為224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），停止電解，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的陽(yáng)離子的物質(zhì)的量為0.02mol．

Answer 1

分析 NaClO₃和Na₂SO₃在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成ClO₂和Na₂SO₄，ClO₂與過(guò)氧化氫在堿性條件下反應(yīng)生成NaClO₂，同時(shí)生成氧氣，
（1）反應(yīng)Ⅰ中NaClO₃為氧化劑，Na₂SO₃為還原劑，反應(yīng)中Cl元素化合價(jià)由+5價(jià)降低到+4價(jià)，S元素化合價(jià)由+4價(jià)升高到+6價(jià)；
（2）A溶液是氯堿工業(yè)的重要產(chǎn)物，有反應(yīng)Ⅱ的產(chǎn)物可知A為NaOH，ClO₂與過(guò)氧化氫在堿性條件下反應(yīng)生成NaClO₂，同時(shí)生成氧氣；
（3）NaClO₂為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性；
（4）陽(yáng)極氯離子被氧化生成ClO₂，陰極生成氫氣，結(jié)合電極方程式計(jì)算．

解答 解：NaClO₃和Na₂SO₃在反應(yīng)器I中反應(yīng)生成ClO₂和Na₂SO₄，ClO₂與過(guò)氧化氫在堿性條件下反應(yīng)生成NaClO₂，同時(shí)生成氧氣，
（1）反應(yīng)Ⅰ中NaClO₃為氧化劑，Na₂SO₃為還原劑，反應(yīng)中Cl元素化合價(jià)由+5價(jià)降低到+4價(jià)，S元素化合價(jià)由+4價(jià)升高到+6價(jià)，可知氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為2：1時(shí)可滿足得失電子相等，
故答案為：2：1；
（2）A溶液是氯堿工業(yè)的重要產(chǎn)物，有反應(yīng)Ⅱ的產(chǎn)物可知A為NaOH，ClO₂與過(guò)氧化氫在堿性條件下反應(yīng)生成NaClO₂，同時(shí)生成氧氣，離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）NaClO₂為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性，水解方程式為ClO₂^-+H₂OHClO₂+OH^-，故答案為：ClO₂^-+H₂OHClO₂+OH^-；
（4）由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應(yīng)，同時(shí)生成氫離子，電極反應(yīng)式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的陽(yáng)離子為+1價(jià)離子，故交換膜的陽(yáng)離子的物質(zhì)的量為0.01mol×2=0.02mol，
故答案為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；0.02．

點(diǎn)評(píng) 本題以亞氯酸鈉制備為背景，考查了學(xué)生閱讀題目獲取信息的能力、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，以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，題目有一定的難度．