Question

用二氧化氯（ClO₂）、鐵酸鈉（Na₂FeO₄摩爾質(zhì)量為166 g·mol^－1）等新型凈水劑替代傳統(tǒng)的凈水劑Cl₂對(duì)淡水進(jìn)行消毒是城市飲用水處理新技術(shù)。ClO₂和Na₂FeO₄在水處理過程中分別被還原為Cl^－和Fe^3＋。

(1)如果以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，那么ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率由大到小的順序是       ＞        ＞        。（填化學(xué)式）

(2)二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點(diǎn)為－59℃，沸點(diǎn)為11.0℃，易溶于水。工業(yè)上用稍潮濕的KClO₃和草酸在60℃時(shí)反應(yīng)制得。某學(xué)生用如上圖所示的裝置模擬工業(yè)制取及收集ClO₂，其中A為ClO₂的發(fā)生裝置，B為ClO₂的凝集裝置，C為尾氣吸收裝置。請(qǐng)問：

①A中反應(yīng)還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1:2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為          。

A部分還應(yīng)添加溫度控制（如水浴加熱）裝置，B部分還應(yīng)補(bǔ)充什么裝置：         ；

②該裝置按①補(bǔ)充完整后，裝置A、B、C中還有一處設(shè)計(jì)明顯不合理的是         _ 

(填“A、B或C”)，理由是                                                   

③C中的試劑為NaOH溶液，反應(yīng)時(shí)生成氯酸鈉和亞氯酸鈉(NaClO₂)，發(fā)該反應(yīng)的離子方程式為                            。若實(shí)驗(yàn)時(shí)需要450mL 4mol／L的NaOH溶液，則在精確配制時(shí)，需要稱取NaOH的質(zhì)量是       g，所使用的儀器除托盤天平、量筒、膠頭滴管、玻璃棒外，還必須有             。

 

Answer 1

【答案】

（1）ClO₂  Cl₂  Na₂FeO₄（1分）；

（2）①2KClO₃+H₂C₂O₂=K₂CO₃+2ClO₂↑+CO₂↑+H₂O（2分）  盛有冰水混合物的水槽（1分）

②C(1分)；儀器C沒有使瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)相等，氣體不能順利通過。（1分）

③2ClO₂＋2OH^-= ClO₂^-＋ClO₃^-＋H₂O（1分）   80.0（2分）

500ml容量瓶（1分）     燒杯  (1分)

【解析】

試題分析：（1）ClO₂中Cl元素由+4價(jià)降低為-1價(jià)，1molClO₂轉(zhuǎn)移5mol電子，消毒效率可表示為：5/67.5mol/g，1molNa₂FeO₄轉(zhuǎn)移3mol電子，消毒效率可表示為：3/166mol/g，1molCl₂轉(zhuǎn)移2mol電子，消毒效率可表示為：2/71mol/g,由大到小的順序?yàn)椋篊lO₂>Cl₂>Na₂FeO₄。

（2）①KClO₃把H₂C₂O₂氧化為CO₂，根據(jù)還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1:2，可寫出化學(xué)方程式；因?yàn)镃lO₂的沸點(diǎn)為11.0℃，極易揮發(fā)，所以應(yīng)加盛有冰水混合物的水槽冷卻，使ClO₂冷凝為液體。

②C部分的試劑瓶塞上了橡皮塞，會(huì)造成瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)不相等，氣體不能順利通過，故C裝置設(shè)計(jì)不合理。

③NaOH吸收ClO₂生成HClO₃和NaClO₂，根據(jù)原子守恒，還有H₂O生成，配平可得離子方程式；配制450mlNaOH溶液需要500ml容量瓶，NaOH的質(zhì)量為：0.5L×4mol/L×40g/mol=80.0g，有效數(shù)字應(yīng)與托盤天平的讀數(shù)對(duì)應(yīng)；溶質(zhì)需要在燒杯中溶解，儀器還缺燒杯。

考點(diǎn)：本題考查氧化還原反應(yīng)的計(jì)算、化學(xué)方程式和離子方程式的書寫、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本儀器和基本操作。