Question

18．ClO₂是一種高效新型水處理劑，工業(yè)上以NH₄Cl、鹽酸、NaClO₂為原料制備氣體ClO₂的流程如圖（NCl₃中氮元素為+3價(jià)）．

（1）寫(xiě)出電解時(shí)反應(yīng)的總方程式：NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑，陰極上的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，工業(yè)上也可用電解NaClO₃溶液的方法獲得ClO₂，寫(xiě)出生成ClO₂的電極反應(yīng)式：ClO₃^-+e^-+H₂O=ClO₂↑+2OH^-．
（2）已知NCl₃與NaClO₂按物質(zhì)的量之比為1：6混合時(shí)恰好反應(yīng)，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：NCl₃+3H₂O+6NaClO₂=6ClO₂↑+3NaCl+3NaOH+NH₃↑．
（3）ClO₂的消毒效率（以單位物質(zhì)的量的氧化劑轉(zhuǎn)移電子數(shù)目的多少為依據(jù)）是Cl₂的2.5倍．

Answer 1

分析 由制備流程可知，電解發(fā)生NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑，然后NCl₃與NaClO₂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+6ClO₂^-=6ClO₂↑+3Cl^-+3OH^-+NH₃↑，以此來(lái)解答．

解答 解：由制備流程可知，電解發(fā)生NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑，然后NCl₃與NaClO₂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+6ClO₂^-=6ClO₂↑+3Cl^-+3OH^-+NH₃↑，
（1）電解時(shí)陰極上是氫離子得到電子生成氫氣，陰極的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，電解時(shí)反應(yīng)的總方程式為NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑，電解NaClO₃溶液的方法獲得ClO₂，生成ClO₂的電極反應(yīng)式為ClO₃^-+e^-+H₂O=ClO₂↑+2OH^-，
故答案為：NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑；2H⁺+2e^-=H₂↑；ClO₃^-+e^-+H₂O=ClO₂↑+2OH^-；
（2）NCl₃與NaClO₂按物質(zhì)的量之比為1：6混合時(shí)恰好反應(yīng)，由電子和原子守恒可知，反應(yīng)為NCl₃+3H₂O+6NaClO₂=6ClO₂↑+3NaCl+3NaOH+NH₃↑，
故答案為：NCl₃+3H₂O+6NaClO₂=6ClO₂↑+3NaCl+3NaOH+NH₃↑；
（3）ClO₂的消毒效率（以單位物質(zhì)的量的氧化劑轉(zhuǎn)移電子數(shù)目的多少為依據(jù)）是Cl₂的$\frac{1mol×[4-（-1）]}{1mol×2×[0-（-1）]}$=2.5倍，故答案為：2.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握制備實(shí)驗(yàn)流程中發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力的綜合考查，題目難度不大．