Question

13．二氧化氯是一種在水處理等方面有廣泛應(yīng)用的高效安全消毒劑．請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題．
（1）ClO₂的制備方法比較實(shí)用的有數(shù)十種，下列是幾種常見(jiàn)的方法．
方法一：2NaClO₃+4HCl（濃）=2NaCl+Cl₂↑+2ClO₂↑+2H₂O
對(duì)于該反應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是AD．
A．該反應(yīng)中Cl₂是氧化產(chǎn)物    
B．該反應(yīng)中NaCl、ClO₂是還原產(chǎn)物  
 C．在反應(yīng)中HCl既作氧化劑又具有酸的作用  
D．1mol NaClO₃參加反應(yīng)時(shí)，有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移
E．1mol NaClO₃參加反應(yīng)，理論上能得到33.6L氣體
方法二：氯化鈉電解法
該法工藝原理如圖．其過(guò)程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（NaClO₃）與鹽酸反應(yīng)生成ClO₂．指出工藝中方框中物質(zhì)為Cl₂（填化學(xué)式），理由為在ClO₂發(fā)生器中反應(yīng)生成的Cl₂少于合成HCl所需的量．

（2）將NCl₃與NaClO₂（亞氯酸鈉）按物質(zhì)的量之比1：6混合，在堿性溶液中恰好反應(yīng)生成ClO₂，試寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式NCl₃+3H₂O+6ClO^-₂=6ClO₂↑+3Cl^-+3OH^-+NH₃↑．
（3）在用ClO₂進(jìn)行水處理時(shí)，除了殺菌消毒外，還能除去水中的Fe²⁺和Mn²⁺．試寫(xiě)出用ClO₂氧化除去Mn²⁺生成MnO₂的離子方程式Mn²⁺+2ClO₂+2H₂O═MnO₂+2ClO₂^-+4H⁺（ClO₂反應(yīng)后的產(chǎn)物為ClO₂^-）．

Answer 1

分析 （1）方法一：反應(yīng)2NaClO₃+4HCl（濃）═2NaCl+Cl₂↑+2ClO₂↑+2H₂O中，只有Cl元素化合價(jià)發(fā)生變化，NaClO₃為氧化劑，HCl為還原劑，并起到酸的作用；
電方法二：解槽中發(fā)生NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO₃+3H₂↑，NaClO₃和鹽酸發(fā)生歧化反應(yīng)，生成NaCl、2ClO₂、Cl₂、H₂O，化學(xué)方程式為：2NaClO₃+4HCl=2NaCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，合成HCl，發(fā)生器中生成的氯氣不足，應(yīng)補(bǔ)充氯氣；
（2）NCl₃與NaClO₂按物質(zhì)的量之比為1：6恰好反應(yīng)生成ClO₂，還生成氯化鈉、NaOH，結(jié)合電子守恒可知，Cl元素的化合價(jià)升高，則N元素化合價(jià)降低，還生成氨氣；
（3）ClO₂氧化除去Mn²⁺，生成MnO₂、ClO₂^-結(jié)合得失電子守恒書(shū)寫(xiě)離子方程式．

解答 解：（1）方法一：A．Cl元素化合價(jià)升高，被氧化，則該反應(yīng)中Cl₂是氧化產(chǎn)物，故A正確；
B．該反應(yīng)中NaCl中元素化合價(jià)不變，則既不是氧化產(chǎn)物也不是還原產(chǎn)物，故B錯(cuò)誤；
C．在反應(yīng)中HCl既作還原劑有具有酸的作用，故C錯(cuò)誤
D．Cl元素化合價(jià)由+5價(jià)降低到+4價(jià)，則1mol NaClO₃參加反應(yīng)時(shí)，有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，故D正確；
E．氣體存在的條件未知，不能確定體積，故E錯(cuò)誤；
方法二：電解槽中發(fā)生NaCl+3H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO₃+3H₂↑，NaClO₃和鹽酸發(fā)生歧化反應(yīng)，生成NaCl、2ClO₂、Cl₂、H₂O，化學(xué)方程式為：2NaClO₃+4HCl=2NaCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，根據(jù)以上2個(gè)反應(yīng)，則發(fā)現(xiàn)合成HCl時(shí)氯氣不足，所以發(fā)生器中應(yīng)補(bǔ)充氯氣；
故答案為：AD；Cl₂；在ClO₂發(fā)生器中反應(yīng)生成的Cl₂少于合成HCl所需的量；
（2）NCl₃與NaClO₂按物質(zhì)的量之比為1：6恰好反應(yīng)生成ClO₂，還生成氯化鈉、NaOH，結(jié)合電子守恒可知，Cl元素的化合價(jià)升高，則N元素化合價(jià)降低，還生成氨氣，則該反應(yīng)的離子反應(yīng)為NCl₃+3H₂O+6ClO^-₂=6ClO₂↑+3Cl^-+3OH^-+NH₃↑，故答案為：NCl₃+3H₂O+6ClO^-₂=6ClO₂↑+3Cl^-+3OH^-+NH₃↑；
（3）ClO₂氧化除去Mn²⁺，生成MnO₂、ClO₂^-，Cl元素的化合價(jià)由+4降低到+3，Mn元素化合價(jià)由+2升高到+4，結(jié)合電子守恒可知該反應(yīng)的離子反應(yīng)為Mn²⁺+2ClO₂+2H₂O═MnO₂+2ClO₂^-+4H ⁺，故答案為：Mn²⁺+2ClO₂+2H₂O═MnO₂+2ClO₂^-+4H ⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應(yīng)以及物質(zhì)的制備方案的設(shè)計(jì)、電解原理等知識(shí)，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．