用二氧化氯(ClO2)、鐵酸鈉(Na2FeO4摩爾質(zhì)量為166g/mol)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(guò)程中分別被還原為Cl和Fe3。
(1)如果以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來(lái)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________>__________>__________。
(2)Na2FeO4溶于水會(huì)放出一種無(wú)色無(wú)味氣體,其殺菌消毒、吸附水中的懸浮雜質(zhì)的原理可用離子方程式表示為_(kāi)______________。
(3)工業(yè)以CH3OH與NaClO3為原料在酸性條件下制取ClO2,同時(shí)產(chǎn)生CO2氣體,已知該反應(yīng)分為兩步進(jìn)行,第一步為2ClO3-+2Cl+4H=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O。
①寫出第二步反應(yīng)的離子方程式______________。
②工業(yè)生產(chǎn)時(shí)需在反應(yīng)物中加少量Cl,其作用是________________。
③生產(chǎn)中會(huì)發(fā)生副反應(yīng)ClO3-+Cl+H-Cl2↑+H2O(未配平),若測(cè)得反應(yīng)后的混合氣體中Cl2的體積分?jǐn)?shù)為3/73,則起始投料時(shí)CH3OH與NaClO3的物質(zhì)的量之比為_(kāi)___________。
(4)已知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。ClO2也可以看做是亞氯酸(HClO2)和氯酸(HClO3)的混合酸酐。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(wèn):

①A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___________;
②C中應(yīng)裝的試劑為_(kāi)___________。C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:________________。

(1)ClO2; Cl2  Na2FeO(2) 4FeO42-+10 H2O=4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑(3) ①CH3OH+3Cl2+H2O=6Cl-+ CO2+6H+.②催化劑③1:6.1(4)①(冰水)冷凝②NaOH溶液 2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O

解析試題分析:(1) ClO2、Na2FeO4、Cl2三種消毒殺菌劑的消毒效率分別是ClO2: 67.5g÷5mol=" 13.5g/mol;" Na2FeO4: 166g÷3mol=55.33g/mol;Cl2:71g/ 2mol=35.5g/mol.所以三種消毒殺菌劑的消毒效率由大到小的順序是ClO2> Cl2>Na2FeO4. (2) 根據(jù)題意可得Na2FeO4把H2O氧化為O2,氧氣殺菌消毒,它本身被還原為Fe3+。Fe3+水解產(chǎn)生Fe(OH)3膠體吸附水中的懸浮物質(zhì)。從而凈化了水。該反應(yīng)的離子方程式為:4FeO42-+10 H2O=4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑。(3)①第二步反應(yīng)的離子方程式為:CH3OH+3Cl2+H2O=6Cl-+ CO2+6H+。②由①中的兩個(gè)反應(yīng)方程式可以看出若轉(zhuǎn)移相同的電子,Cl-的消耗與產(chǎn)生量相等。之所以在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)要在反應(yīng)物中加少量Cl,是因?yàn)镃l-起作催化劑作用。③將第一步與第二步的方程式疊加可得總方程式:6ClO3-+CH3OH+6H=CO2↑+6ClO2↑+5H2O。將副反應(yīng)ClO3-+Cl+H-Cl2↑+H2O配平可得:ClO3-+5Cl+6H=3Cl2↑+3H2O若測(cè)得反應(yīng)后的混合氣體中Cl2的體積分?jǐn)?shù)為3/73,假設(shè)氣體的總物質(zhì)的量為73mol,則Cl2為3mol;CO2和ClO2總物質(zhì)的量為70mol。產(chǎn)生3mol的Cl2消耗NaClO3的物質(zhì)的量1mol;根據(jù)方程式6ClO3-+CH3OH+6H=CO2↑+6ClO2↑+5H2O可知產(chǎn)生CO2和ClO2總物質(zhì)的量為70mol消耗CH3OH的物質(zhì)的量為10mol;消耗 NaClO3的物質(zhì)的量為60mol。所以共消耗CH3OH的物質(zhì)的量為10mol;消耗 NaClO3的物質(zhì)的量為60mol+3mol=61mol。因此起始投料時(shí)CH3OH與NaClO3的物質(zhì)的量之比為10:61=1:6.1.(4) ①因?yàn)镃lO2的沸點(diǎn)低,容易揮發(fā),所以B部分還應(yīng)補(bǔ)充的裝置是冷凝裝置?梢杂帽M(jìn)行降溫。②C為尾氣吸收裝置,由于ClO2能與堿發(fā)生反應(yīng),所以通常用NaOH溶液來(lái)吸收。反應(yīng)的方程式為:2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O。
考點(diǎn):考查飲用水的不同消毒劑的消毒效率的比較、ClO2的制法、性質(zhì)及涉及的化學(xué)反應(yīng)原理。主要包括氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式、離子方程式的配平、書寫、實(shí)驗(yàn)裝置的選擇、應(yīng)用和有關(guān)計(jì)算的知識(shí)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

(1)(4分)寫出下列物質(zhì)在水溶液中的電離方程式:
HNO3                                                      Ba(OH)2                                              
NaHCO3                                                  NaHSO4                               
(2)(4分)在實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的過(guò)程中,多余的氯氣通常是用氫氧化鈉溶液進(jìn)行吸收,請(qǐng)寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。                      
該化學(xué)反應(yīng)中,氧化劑是        ,還原劑是              。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題

常見(jiàn)的五種鹽A、B、C、D、E,它們的陽(yáng)離子可能是Na、NH4+、Cu2、Ba2、Al3、Ag、Fe3,陰離子可能是Cl、NO3-、SO42-、CO32-,已知:
①五種鹽均溶于水,水溶液均為無(wú)色。
②D的焰色反應(yīng)呈黃色。
③A的溶液呈中性,B、C、E的溶液呈酸性,D的溶液呈堿性。
④若在這五種鹽的溶液中分別加入Ba(NO3)2溶液,只有A、C的溶液不產(chǎn)生沉淀。
⑤若在這五種鹽的溶液中,分別加入氨水,E和C的溶液中生成沉淀,繼續(xù)加氨水,C中沉淀消失。
⑥把A的溶液分別加入到B、C、E的溶液中,均能生成不溶于稀硝酸的沉淀。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)五種鹽中,一定沒(méi)有的陽(yáng)離子是____________;所含陰離子相同的兩種鹽的化學(xué)式是                       
(2)D的化學(xué)式為_(kāi)________,D溶液顯堿性的原因是(用離子方程式表示):
                                              。
(3)E和氨水反應(yīng)的離子方程式是___________________________________  _____。
(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)B中所含的陽(yáng)離子:                                          
                                                                       。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:問(wèn)答題

(10分)工業(yè)上以黃鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸主要分為三個(gè)階段進(jìn)行,即煅燒、催化氧化、吸收。請(qǐng)回答下列個(gè)問(wèn)題:
(1)煅燒黃鐵礦形成的爐氣必須經(jīng)除塵、洗滌、干燥后進(jìn)入    (填設(shè)備名稱)
(2)催化氧化階段反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);△H<0,550 ℃時(shí),SO2轉(zhuǎn)化為SO3的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。

理論上要提高SO2的轉(zhuǎn)化率,反應(yīng)的條件應(yīng)是   溫 、高壓(填“高”、“低”、或“! ),但通常情況下工業(yè)生產(chǎn)中采用常壓的原因是             。
將2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 L密閉容器中,反應(yīng)達(dá)平衡后,體系總壓強(qiáng)為0.10 M Pa。該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于          。
(3)為循環(huán)利用催化劑,科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝,回收率達(dá)91.7%以上。已知廢釩催化劑中含有V2O5、VOSO4及不溶性殘?jiān)。查閱資料知:VOSO4可溶于水,V2O5難溶于水,NH4VO3難溶于水。該工藝的流程如下圖。

則:反應(yīng)①②③④中屬于氧化還原反應(yīng)的是            (填數(shù)字序號(hào)),反應(yīng)③的離子方程式為      。該工藝中反應(yīng)③的沉淀率(又稱沉礬率)是回收釩的關(guān)鍵之一,沉釩率的高低除受溶液pH影響外,還需要控制氯化銨系數(shù)(NH4Cl加入質(zhì)量與料液中V2O5的質(zhì)量比)和溫度。根據(jù)下圖試建議控制氯化銨系數(shù)和溫度:               。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

某結(jié)晶水合物含有兩種陽(yáng)離子和一種陰離子。稱取兩份質(zhì)量均為45.3 g的該結(jié)晶水合物,分別制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液,開(kāi)始發(fā)現(xiàn)溶液中出現(xiàn)白色沉淀并逐漸增多;一段時(shí)間后有氣體逸出,該氣體有刺激性氣味,能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán),加熱后共計(jì)可收集到2.24 L該氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況);最后白色沉淀逐漸減少并最終消失。
另一份逐滴加入Ba(OH)2溶液,開(kāi)始現(xiàn)象類似,但最終仍有白色沉淀;過(guò)濾,用稀硝酸處理沉淀物,經(jīng)洗滌和干燥,得到白色固體46.6 g。
請(qǐng)回答以下問(wèn)題:
(1)試通過(guò)計(jì)算確定該結(jié)晶水合物的化學(xué)式為          ;
(2)假設(shè)過(guò)程中向該溶液中加入的Ba(OH)2溶液的物質(zhì)的量濃度為2.0 mol·L-1
①加入少量Ba(OH)2溶液,則反應(yīng)的離子方程式為                                        
②加入一定量的Ba(OH)2溶液后,若所得沉淀的總物質(zhì)的量最大,則反應(yīng)的離子方程式為                                                  ;
③若加入75 mL的Ba(OH)2溶液,則得到的沉淀質(zhì)量為     。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:單選題

下列是氧化還原反應(yīng)也是吸熱反應(yīng)的是(        )

A.灼熱的炭與二氧化碳反應(yīng)B.鐵和稀硫酸的反應(yīng)
C.氫氧化鋇晶體的粉末和氯化銨晶體混合D.鋼鐵制品生銹的反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:單選題

鐵溶于一定濃度的硝酸時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:
aFe+bNO3-+cH+═dFe2++fFe3++gNO↑+hNO2↑+kH20,下列有關(guān)推斷中,不正確的是( 。

A.2d+3f=3g+h
B.c+b=2d+3f
C.HNO3的氧化性強(qiáng)于Fe3+
D.反應(yīng)中每消耗5.6gFe,轉(zhuǎn)移0.2mol~0.3mole-

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:單選題

已知常溫下在溶液中可發(fā)生如下兩個(gè)離子反應(yīng):Ge4+Fe2===Fe3+Ge3, Sn2+2Fe3===2Fe2+Sn4;由此可以確定Fe2、Ge3、Sn2三種離子的還原性由強(qiáng)到弱的順序是 

A.Sn2、Fe2、Ge3 B.Sn2、Ge3、Fe2
C.Ge3、Fe2、Sn2 D.Fe2、Sn2、Ge3

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:單選題

某反應(yīng)的反應(yīng)物與生成物有:K2Cr2O7、KCl、CrCl3、Cl2、HCl、H2O,已知反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生如下變化:K2Cr2O7→CrCl3,則下列說(shuō)法不正確的是   

A.由此反應(yīng)可知氧化性K2Cr2O7>Cl2
B.氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1:6
C.當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí),生成的還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為0.1mol
D.發(fā)生氧化還原反應(yīng)的氯元素與參加反應(yīng)的氯元素的比為3:7

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