Question

13．二氧化氯是一種在水處理等方面有廣泛應用的高效安全消毒劑．請回答下列有關(guān)問題．
（1）ClO₂的制備方法比較實用的有數(shù)十種，下列是幾種常見的方法．
方法一：2NaClO₃+4HCl（濃）=2NaCl+Cl₂↑+2ClO₂↑+2H₂O
對于該反應，下列說法中正確的是AD．
A．該反應中Cl₂是氧化產(chǎn)物    
B．該反應中NaCl、ClO₂是還原產(chǎn)物  
 C．在反應中HCl既作氧化劑又具有酸的作用  
D．1mol NaClO₃參加反應時，有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移
E．1mol NaClO₃參加反應，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）與鹽酸反應生成ClO₂．指出工藝中方框中物質(zhì)為Cl₂（填化學式），理由為在ClO₂發(fā)生器中反應生成的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生成ClO₂，試寫出該反應的離子方程式NCl₃+3H₂O+6ClO^-₂=6ClO₂↑+3Cl^-+3OH^-+NH₃↑．
（3）在用ClO₂進行水處理時，除了殺菌消毒外，還能除去水中的Fe²⁺和Mn²⁺．試寫出用ClO₂氧化除去Mn²⁺生成MnO₂的離子方程式Mn²⁺+2ClO₂+2H₂O═MnO₂+2ClO₂^-+4H⁺（ClO₂反應后的產(chǎn)物為ClO₂^-）．

Answer 1

分析 （1）方法一：反應2NaClO₃+4HCl（濃）═2NaCl+Cl₂↑+2ClO₂↑+2H₂O中，只有Cl元素化合價發(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，生成NaCl、2ClO₂、Cl₂、H₂O，化學方程式為：2NaClO₃+4HCl=2NaCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，合成HCl，發(fā)生器中生成的氯氣不足，應補充氯氣；
（2）NCl₃與NaClO₂按物質(zhì)的量之比為1：6恰好反應生成ClO₂，還生成氯化鈉、NaOH，結(jié)合電子守恒可知，Cl元素的化合價升高，則N元素化合價降低，還生成氨氣；
（3）ClO₂氧化除去Mn²⁺，生成MnO₂、ClO₂^-結(jié)合得失電子守恒書寫離子方程式．

解答 解：（1）方法一：A．Cl元素化合價升高，被氧化，則該反應中Cl₂是氧化產(chǎn)物，故A正確；
B．該反應中NaCl中元素化合價不變，則既不是氧化產(chǎn)物也不是還原產(chǎn)物，故B錯誤；
C．在反應中HCl既作還原劑有具有酸的作用，故C錯誤
D．Cl元素化合價由+5價降低到+4價，則1mol NaClO₃參加反應時，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，生成NaCl、2ClO₂、Cl₂、H₂O，化學方程式為：2NaClO₃+4HCl=2NaCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，根據(jù)以上2個反應，則發(fā)現(xiàn)合成HCl時氯氣不足，所以發(fā)生器中應補充氯氣；
故答案為：AD；Cl₂；在ClO₂發(fā)生器中反應生成的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元素的化合價升高，則N元素化合價降低，還生成氨氣，則該反應的離子反應為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元素的化合價由+4降低到+3，Mn元素化合價由+2升高到+4，結(jié)合電子守恒可知該反應的離子反應為Mn²⁺+2ClO₂+2H₂O═MnO₂+2ClO₂^-+4H ⁺，故答案為：Mn²⁺+2ClO₂+2H₂O═MnO₂+2ClO₂^-+4H ⁺．

點評 本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應以及物質(zhì)的制備方案的設計、電解原理等知識，為高考常見題型，側(cè)重于學生的分析能力和實驗能力的考查，題目難度中等．