Question

【題目】Cl2常用作自來水消毒劑，Cl2作消毒劑時生成的有機氯化物可能對人體有害。ClO2被世界衛生組織(WHO)列為A級高效、安全滅菌消毒劑，將逐漸取代Cl2成為自來水的消毒劑。某小組探究“地康法制氯氣”的原理并驗證Cl2的性質，設計實驗如下(夾持裝置略去)。請回答下列問題：

（1）A裝置中反應利用了濃硫酸的難揮發性，則該反應的化學方程式為______________。

（2）當B裝置中反應轉移0.08 mol電子時，則消耗的Na2O2固體的質量為______________。

（3）反應開始后，硫酸銅變藍，則裝置D中發生反應的化學方程式為 ______________ 。

（4）ClO2的制備方法比較實用的有數十種，下列方法是常見方法之一。

方法一：2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。當有0.4 mol電子發生轉移時，得到的還原產物為______________mol。

方法二：實驗室常用氯酸鉀(KClO3)、草酸(H2C2O4)和硫酸溶液共熱制備。

有同學設計如下裝置制備ClO2并用其處理含錳離子的工業廢水。

①C裝置的作用為______________。

②B中反應產物有ClO2、CO2等，發生氧化反應的過程為：______________ → ______________ (用化學式表示)。______________

③寫出裝置D中除去Mn2＋(已知Mn2＋轉化為MnO2)的離子方程式：______________ 。

Answer 1

【答案】H2SO4(濃)+NaClNaHSO4+HCl↑[或H2SO4(濃)+2NaClNa2SO4+2HCl↑]6.24 g4HCl+O22H2O+2Cl20.4安全瓶，防倒吸H2C2O4→CO22ClO2+5Mn2++6H2O═5MnO2↓+2Cl-+12H+

【解析】

（1）濃硫酸與氯化鈉加熱反應生成硫酸鹽和氯化氫。

（2）過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉和氧氣，轉移電子與過氧化鈉之間的關系為Na2O2—e-，據此進行計算。

（3）硫酸銅變藍，說明有水生成，根據氧化還原反應規律可知，氯化氫與氧氣在一定條件下反應生成氯氣和水。

（4）方法一：根據2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O反應可知，2ClO2—2e-關系，據此進行計算。

方法二：①此裝置為安全瓶，防止倒吸。

②H2C204被KC103氧化為二氧化碳，氯酸鉀被還原為ClO2。

③二氧化氯具有強的氧化性，能夠氧化二價錳離子生成二氧化錳，本身被還原為氯離子，據此寫出離子反應方程式。

（1）A裝置中反應利用了濃硫酸的難揮發性，濃硫酸與氯化鈉加熱反應生成硫酸鹽和氯化氫，反應的化學方程式為：H2SO4(濃)+NaClNaHSO4+HCl↑[或H2SO4(濃)+2NaClNa2SO4+2HCl↑] ；正確答案：H2SO4(濃)+NaClNaHSO4+HCl↑[或H2SO4(濃)+2NaClNa2SO4+2HCl↑]。

（2）過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉和氧氣，轉移電子與過氧化鈉之間的關系為Na2O2—e-，當反應轉移0.08 mol電子時，消耗的Na2O2固體的量為0.08mol，質量為0.08×78= 6.24 g；正確答案：6.24 g。

（3）反應開始后，硫酸銅變藍，說明有水生成，根據氧化還原反應規律可知，氯化氫與氧氣在一定條件下反應生成氯氣和水，裝置D中發生反應的化學方程式為：4HCl+O22H2O+2Cl2 ；正確答案：4HCl+O22H2O+2Cl2 。

（4）方法一：根據2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O反應可知，NaClO3中+5價氯被還原到0價，NaClO3做氧化劑，HCl中-1價氯氧化到0價，HCl為還原劑；因此還原產物為ClO2；根據2ClO2—2e-關系，當有0.4 mol電子發生轉移時，得到的還原產物為0.4mol；正確答案：0.4。

方法二：①根據C裝置進氣管、出氣管都較短可以知道為安全瓶，防止倒吸；正確答案：安全瓶，防倒吸。

②用H2C204溶液、稀硫酸和KC103制備ClO2反應產物為二氧化氯、二氧化碳可稀釋Cl02，草酸被氧化為二氧化碳，氯酸鉀被還原為ClO2；正確答案：H2C2O4→CO2。

③二氧化氯具有強的氧化性，能夠氧化二價錳離子生成二氧化錳，本身被還原為氯離子，離子方程式：2ClO2+5Mn2++6H2O═5MnO2↓+2Cl-+12H+；正確答案：2ClO2+5Mn2++6H2O═5MnO2↓+2Cl-+12H+。