Question

【題目】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(xué)查閱資料后設(shè)計生產(chǎn)NaClO2的主要流程如下：

(1)Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的還原劑是___________，氣體a的名稱是___________

(2)Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式是___________

(3)A的化學(xué)式是___________

(4)Ⅲ中電極X是___________，（填“陰極”“陽極”），其上發(fā)生 的電極反應(yīng)為 _______________________。離子交換膜N是 ____（填“陰”“陽”）離子交換膜。

(5)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：5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是 _______ 。

(6)NaClO2變質(zhì)可轉(zhuǎn)化為NaClO3和NaCl。取等質(zhì)量變質(zhì)前后的NaClO2試樣配成溶液，分別與足量FeSO4溶液反應(yīng)時，消耗Fe2+的物質(zhì)的量_____（填“相同”“不相同”“無法判斷”）。

Answer 1

【答案】Na2SO3 氧氣 2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O； H2SO4 陽極 2H2O4e =O2↑＋4H＋ （或4OH－-4e－＝O2＋2H2O 陽 1:4 相同

【解析】

ClO2和雙氧水在II中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NaClO2和氣體a，該反應(yīng)中Cl元素化合價由+4價變?yōu)?/span>+3價，則O元素化合價由-1價變?yōu)?/span>0價，所以生成的氣體a是O2，離子反應(yīng)方程式為2 ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O；硫酸鈉溶液通入離子隔膜電解池中，在III中發(fā)生電解，根據(jù)圖知，電極Y生成氫氧化鈉，說明電極Y為陰極，陰極上生成氫氣同時陰極附近生成NaOH，所以生成的氣體b是H2；電極X為陽極，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，所以a是O2，同時生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性條件下，在I中NaClO3、Na2SO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO2氣體和硫酸鈉溶液，反應(yīng)的離子方程式為2ClO3-+2H++SO32-=2ClO2↑+SO42-+H2O，據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)上述分析，I中NaClO3、Na2SO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO2氣體和硫酸鈉溶液，反應(yīng)的離子方程式為2ClO3-+2H++SO32-=2ClO2↑+SO42-+H2O，失電子化合價升高的反應(yīng)物是還原劑，還原劑是Na2SO3；氣體a是O2，故答案為：Na2SO3；氧氣；

(2)堿性條件下，ClO2、H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧氣、ClO2-和水，Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式為2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O，故答案為：2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O；

(3)通過以上分析知，電解硫酸鈉溶液，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，同時生成硫酸，所以A是硫酸，硫酸在陽極附近生成，故答案為：H2SO4；

(4)根據(jù)上述分析，Ⅲ中電極X陽極，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，電極反應(yīng)式為2H2O4e =O2↑＋4H＋(或4OH－-4e－＝O2＋2H2O)，電極Y為陰極，陰極上生成氫氣同時陰極附近生成NaOH，溶液中的鈉離子通過離子交換膜N進入陰極區(qū)，因此離子交換膜N為陽離子交換膜，故答案為：陽極；2H2O4e =O2↑＋4H＋ (或4OH－-4e－＝O2＋2H2O)；陽；

(5)5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O反應(yīng)中，4NaClO2→4ClO2，+3價的氯元素化合價升高到+4價，所以NaClO2是還原劑；1NaClO2→1NaCl，+3價的氯元素的化合價降低到-1價，所以NaClO2作氧化劑；所以該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶4，故答案為：1∶4；

(6)NaClO2變質(zhì)可轉(zhuǎn)化為NaClO3和NaCl，Cl元素從+3價變?yōu)?/span>+5價和-1價，反應(yīng)為3NaClO2=2NaClO3+NaCl，NaClO2試樣與足量FeSO4溶液反應(yīng)3ClO2-+12Fe2++6H2O=4Fe(OH)3↓+3Cl-+8Fe3+，最終得到Cl元素由+3價變?yōu)?/span>-1價，所以NaClO2變質(zhì)前后分別與Fe2+反應(yīng)時，最終均得到等量NaCl，Cl元素均由+3價變?yōu)?/span>-1價，根據(jù)電子守恒，兩個過程中得到的電子的物質(zhì)的量相同，故答案為：相同。