Question

14．二氧化氯是一種黃綠色到橙黃色的氣體，是國際上公認為安全、無毒的綠色消毒劑．回答下列問題：
（1）二氧化氯可溶于水，但常溫下難以與水反應，加熱時會發(fā)生反應生成等物質的量的次氯酸和氨氣，同時放出氧氣，該反應的化學方程式為12ClO₂+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4HClO+4Cl₂+11O₂，產物之一次氯酸的電子式為．二氧化氯還能溶于強堿溶液，該過程中發(fā)生反應生成等物質的量的氯酸鈉和另一種氯的含氧酸鹽，同時生成水，該反應的離子方程式為2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O．
（2）工業(yè)上可利用電解法制備二氧化氯，如圖為以石墨作電極制備二氧化氯的過程，寫出產生二氧化氯氣體的電極反應式：Cl^-+2H₂O-5e^-=ClO₂↑+4H⁺．可利用滴定法測定電解過程中產生的二氧化氯，其過程如下：在錐形瓶中加入足量用硫酸酸化的碘化鉀溶液，將生成的二氧化氯通入錐形瓶中至完全吸收，再向錐形瓶中滴加幾滴淀粉溶液，用0.1mo1•L^?1硫代硫酸鈉標準液進行滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），共用去100.00mL標準液．則電解過程中產生的氣體折算為標準狀況下的體積為156.8mL．

Answer 1

分析 （1）二氧化氯可溶于水，但常溫下難以與水反應，加熱時會發(fā)生反應生成等物質的量的次氯酸和氨氣，同時放出氧氣，依據(jù)電子守恒和原子守恒配平書寫化學方程式，次氯酸是共價化合物，氧原子和氫原子、氯原子分別形成一個共用電子對；二氧化氯還能溶于強堿溶液，該過程中發(fā)生反應生成等物質的量的氯酸鈉和另一種氯的含氧酸鹽，同時生成水，依據(jù)氧化還原反應+4價變化為+5價和低于+4價的含氯含氧酸鹽為+3價含氧酸鹽為NaClO₂；
（2）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，同時生成氫離子；由題目信息可知，ClO₂通入錐形瓶與酸性碘化鉀溶液反應，氧化I^-為I₂，自身被還原為Cl^-，同時生成水，I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-，根據(jù)關系式2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃計算n（ClO₂），V=22.4n，計算標準狀況下氣體體積；

解答 解：（1）二氧化氯可溶于水，加熱時會發(fā)生反應生成等物質的量的次氯酸和氯氣，同時放出氧氣，依據(jù)電子守恒，氯元素化合價+4價變化為+1價和0價，氧元素化合價-2價變化為0價，電子轉移總數(shù)為44e-，則Cl₂和NaClO前系數(shù)分別為4，ClO₂前系數(shù)為12，結合原子守恒配平書寫化學方程式為：12ClO₂+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4HClO+4Cl₂+11O₂，次氯酸是共價化合物，氧原子和氫原子、氯原子分別形成一個共用電子對，電子式為：，二氧化氯還能溶于強堿溶液，該過程中發(fā)生反應生成等物質的量的氯酸鈉和另一種氯的含氧酸鹽，同時生成水，依據(jù)氧化還原反應+4價變化為+5價和低于+4價的含氯含氧酸鹽為+3價含氧酸鹽為NaClO₂，反應的離子方程式為：2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O，
故答案為：12ClO₂+2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4HClO+4Cl₂+11O₂；；2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O；
（2）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，同時生成氫離子，電極反應式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，由題目信息可知，ClO₂通入錐形瓶與酸性碘化鉀溶液反應，氧化I^-為I₂，自身被還原為Cl^-，同時生成水，反應離子方程式為2ClO₂+10I^-+8H⁺=2Cl^-+5I₂+4H₂O，生成的碘單質用0.1mo1•L^?1硫代硫酸鈉標準液進行滴定（I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-），共用去100.00mL標準液，則：
根據(jù)關系式：2ClO₂～5I₂～10Na₂S₂O₃，～10e^-
           2              10
         n（ClO₂）        0.1mo1•L^?1×0.1L
n（ClO₂）=0.002mol，
陰極生成的是氫氣，結合電子守恒電子轉移總數(shù)為0.01mol，計算2H⁺+2e^-=H₂↑，生成氫氣0.005mol，
電解過程中產生的氣體折算為標準狀況下的體積=（0.002mol+0.005mol）×22.4L/mol=0.1568L=156.8ml，
故答案為：Cl^-+2H₂O-5e^-=ClO₂↑+4H⁺；156.8；

點評 本題考查了物質性質，化學方程式、離子方程式書寫方法，主要是氧化還原反應電子轉移守恒的計算應用，電解池中電子守恒和反應過程中反應關系的推斷是解題關鍵，題目難度中等．