Question

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．某同學查閱資料后設計生產NaClO₂的主要流程如下．

（1）雙氧水的電子式為

 

；Ⅰ中發(fā)生反應的還原劑是

 

（填化學式）．
（2）Ⅱ中反應的離子方程式是

 

．
（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．
①寫出該反應的化學方程式：

 

；
②研究表明：若反應開始時鹽酸濃度越大，則氣體產物中Cl₂的含量越大，運用氧化還原反應規(guī)律分析，其原因是

 

．
（4）NaClO₂變質可分解為NaClO₃和NaCl．取等質量變質前后的NaClO₂試樣均配成溶液，分別與足量FeSO₄溶液反應時，消耗Fe²⁺的物質的量

 

（填“相同”、“不相同”或“無法判斷”）

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：由流程圖可知反應Ⅰ反應物為NaClO₃、Na₂SO₃、加入A溶液，產生C1O₂、Na₂SO₄溶液，反應離子方程式為2H⁺+SO₃^2-+2ClO₃^-=2C1O₂+SO₄^2-+H₂O，Ⅲ是離子隔膜電解池，從反應Ⅰ知該電解有酸生成、從Ⅲ知有堿生成，有兩種氣體生成，所以Ⅲ為電解硫酸鈉本質是電解水，A為硫酸，a為氧氣，b為氫氣，C1O₂與過氧化氫在堿性條件下反應生成NaClO₂和氧氣，
（1）雙氧水為共價化合物，分子中存在兩個氧氫鍵和一個O-O鍵，Ⅰ中亞硫酸鈉被氧化生成硫酸鈉；
（2）根據ClO₂與NaClO₂的化合價及氣體a為氧氣，可以寫出離子方程式；
（3）①亞氯酸鈉和稀鹽酸反應生成ClO₂、NaCl和水；
②根據題干信息“研究表明：若反應開始時鹽酸濃度越大，則氣體產物中Cl₂的含量越大”結合①方程式進行分析解答；
（4）已變質和未變質的NaClO₂與Fe²⁺反應都生成Cl^-，根據轉移電子守恒判斷．

解答： 解：由流程圖可知反應Ⅰ反應物為NaClO₃、Na₂SO₃、加入A溶液，產生C1O₂、Na₂SO₄溶液，反應離子方程式為2H⁺+SO₃^2-+2ClO₃^-=2C1O₂+SO₄^2-+H₂O，Ⅲ是離子隔膜電解池，從反應Ⅰ知該電解有酸生成、從Ⅲ知有堿生成，有兩種氣體生成，所以Ⅲ為電解硫酸鈉本質是電解水，A為硫酸，a為氧氣，b為氫氣，C1O₂與過氧化氫在堿性條件下反應生成NaClO₂和氧氣，
（1）雙氧水是共價化合物，其電子式為，由流程圖可知反應Ⅰ，反應物為NaClO₃、Na₂SO₃、加入A溶液，產生C1O₂、Na₂SO₄溶液，反應離子方程式為2H⁺+SO₃^2-+2ClO₃^-=2C1O₂+SO₄^2-+H₂O，所以Na₂SO₃具有還原性是還原劑，將ClO₃^-還原為C1O₂，
故答案為：；Na₂SO₃；
（2））Ⅱ中反應根據流程信息可知，生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產生，反應中ClO₂是氧化劑，發(fā)生還原反應，H₂O₂是還原劑，發(fā)生氧化反應，根據電子轉移守恒可知4n（ClO₂）=n（HCl），所以反應方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂↑，離子方程式是2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）①亞氯酸鈉和稀鹽酸反應生成ClO₂、NaCl和水，化學方程式為5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O，故答案為：5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O；
②5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O反應中，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，離子方程式為ClO₂^-+3Cl^-+4H⁺=2Cl₂+2H₂O，根據研究表明：若反應開始時鹽酸濃度越大，則氣體產物中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；
（4）Fe²⁺與變質前后的NaClO₂反應，最后的還原產物都是NaCl，根據電子守恒消耗的Fe²⁺物質的量應相同，故答案為：相同．

點評：本題考查生產NaClO₂的制備實驗的工業(yè)設計，為高考常見題型，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，把握物質的性質熟練運用氧化還原反應為解答該題的關鍵，題目難度中等．