【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(wèi)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(zhì),設(shè)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(yīng)利用了濃硫酸的難揮發(fā)性,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

(2)B裝置中反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.08 mol電子時,則消耗的Na2O2固體的質(zhì)量為______________。

(3)反應(yīng)開始后,硫酸銅變藍,則裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ______________

(4)ClO2的制備方法比較實用的有數(shù)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(fā)生轉(zhuǎn)移時,得到的還原產(chǎn)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(xué)設(shè)計如下裝置制備ClO2并用其處理含錳離子的工業(yè)廢水。

C裝置的作用為______________

B中反應(yīng)產(chǎn)物有ClO2、CO2等,發(fā)生氧化反應(yīng)的過程為:______________ → ______________ (用化學(xué)式表示)。______________

③寫出裝置D中除去Mn2(已知Mn2轉(zhuǎn)化為MnO2)的離子方程式______________

【答案】H2SO4()+NaClNaHSO4+HCl↑[H2SO4()+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(yīng)生成硫酸鹽和氯化氫。

2)過氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣,轉(zhuǎn)移電子與過氧化鈉之間的關(guān)系為Na2O2—e-,據(jù)此進行計算。

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

4)方法一:根據(jù)2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O反應(yīng)可知,2ClO2—2e-關(guān)系,據(jù)此進行計算。

方法二:①此裝置為安全瓶,防止倒吸。

②H2C204KC103氧化為二氧化碳,氯酸鉀被還原為ClO2。

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(jù)此寫出離子反應(yīng)方程式。

1A裝置中反應(yīng)利用了濃硫酸的難揮發(fā)性,濃硫酸與氯化鈉加熱反應(yīng)生成硫酸鹽和氯化氫,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:H2SO4()+NaClNaHSO4+HCl↑[H2SO4()+2NaClNa2SO4+2HCl↑]正確答案H2SO4()+NaClNaHSO4+HCl↑[H2SO4()+2NaClNa2SO4+2HCl↑]

2)過氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣,轉(zhuǎn)移電子與過氧化鈉之間的關(guān)系為Na2O2—e-,當反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.08 mol電子時,消耗的Na2O2固體的量為0.08mol質(zhì)量為0.08×78= 6.24 g;正確答案6.24 g。

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

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

方法二:根據(jù)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。

用H2C204溶液、稀硫酸和KC103制備ClO2反應(yīng)產(chǎn)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。

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+。

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③等體積等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、NaOH溶液與過量的Al反應(yīng),產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量相等

④鋁與NaOH溶液反應(yīng)中,每轉(zhuǎn)移3 mol e,就生成1.5 mol H2

⑤化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的質(zhì)量之比

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(1)為了安全,在點燃D處的酒精燈之前,在b處必須_____________。

(2)裝置B的作用是_____________,裝置C中盛裝的液體是_____________。

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(4)U型管E右邊連接干燥管F的目的是_______________________,若無干燥管F,測得Fe2O3的質(zhì)量將_____________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

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