Question

3．二氧化氯（ClO₂）是一種高效、廣譜、安全的殺菌、消毒劑．
（1）氯化鈉電解法是一種可靠的工業(yè)生產(chǎn)ClO₂方法．
①用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)．其次除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的BaCl₂（填化學(xué)式），至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去．
②該法工藝原理如右．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(yīng)生成ClO₂．工藝中可以利用的單質(zhì)有H₂、Cl₂（填化學(xué)式）．
（2）纖維素還原法制ClO₂是一種新方法，其原理是：纖維素水解得到的最終產(chǎn)物D與NaClO₃反應(yīng)生成ClO₂．完成反應(yīng)的化學(xué)方程式：1C₆H₁₂O₆+24NaClO₃+12H₂SO₄=24ClO₂↑+6CO₂↑+18H₂O+12Na₂SO₄
（3）ClO₂和Cl₂均能將電鍍廢水中的CN^-氧化為無毒的物質(zhì)，自身被還原為Cl^-．處理含CN^-相同量得電鍍廢水，所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的2.5倍．

Answer 1

分析 （1）①在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．根據(jù)提供的Ksp數(shù)據(jù)，在后面加入碳酸鈉時，發(fā)生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq）；
②電解飽和食鹽水生成H₂、Cl₂和NaOH；故可以利用的單質(zhì)為H₂、Cl₂，合成HCl，根據(jù)流程圖可知加入物質(zhì)為NaClO₃和HCl，生成ClO₂；
（2）纖維素為多糖，水解最終產(chǎn)物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂．Cl從+5到+4價，降低1價，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價為0，到+4價，升高4價，然后配平得到；
（3）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍．

解答 解：（1）①加入過量的Na₂CO₃和NaOH，可分別除去Ca²⁺、Mg²⁺，在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量CO₃^2-時，發(fā)生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq），BaSO₄（s）會部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s），
故答案為：BaCl₂；
②電解飽和食鹽水生成H₂、Cl₂和NaOH，故可以利用的單質(zhì)為H₂、Cl₂，合成HCl，根據(jù)流程圖可知加入物質(zhì)為NaClO₃和HCl，生成ClO₂；發(fā)生氧化還原反應(yīng)，NaClO₃被還原生成ClO₂，HCl被氧化生成Cl₂，同時生成水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O，
故答案為：H₂、Cl₂；
（2）纖維素為多糖，水解最終產(chǎn)物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂．Cl從+5到+4價，降低1價，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價為0，到+4價，升高4價，則配平后的化學(xué)方程式為1 C₆H₁₂O₆+24 NaClO₃+12H₂SO₄=24 ClO₂↑+6 CO₂↑+18H₂O+12 Na₂SO₄，
故答案為：1C₆H₁₂O₆；24；6；12Na₂SO₄；
（3）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，則所需Cl₂的物質(zhì)的量是ClO₂的2.5倍，故答案為：2.5．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的性質(zhì)及應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、應(yīng)用能力的考查，把握物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)及氧化還原反應(yīng)的分析為解答的關(guān)鍵，題目難度不大．