Question

二氧化碳（ClO₂）為一種黃綠色氣體，是一種高效、廣譜、安全的殺菌消毒劑，制備ClO₂的方法有多種．
（1）纖維素還原法制ClO₂，其原理是：纖維素水解得到的最終產(chǎn)物A與NaClO₃反應(yīng)生成ClO₂完成反應(yīng)的化學(xué)方程式：
□

 

+24NaCl0₃+12H₂SO₄═□ClO₂↑+□CO₂↑+18H₂O+□

 

（2）電解食鹽水制取ClO₂，其流程圖如下：

①粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)，除雜操作時(shí)，往粗鹽水中加入試劑的順序依次為

 

（填化學(xué)式）充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去，在加入鹽酸．
②食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（NaClO₃）與鹽酸在發(fā)生器中反應(yīng)生成ClO₂，寫(xiě)出發(fā)生器中生成ClO₂的化學(xué)方程式：

 

③上述流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)有

 

；按照綠色化學(xué)原則，電解槽陰極的產(chǎn)物

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）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(jià)，降低1價(jià)，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價(jià)為0，到+4價(jià)，升高4價(jià)，然后配平得到；
（2）①碳酸鈉可以將鈣離子以及過(guò)量的鋇離子沉淀下來(lái)；除鎂離子用氫氧化鈉，除鈣離子用碳酸鈉，除硫酸根離子用氯化鋇，所加試劑要過(guò)量，為了將多余的雜質(zhì)除掉，碳酸鈉必須放在氯化鋇的后面；
②根據(jù)流程圖可知道：食鹽水在特定條件下電解得到氯酸鈉（NaClO₃），NaClO₃和HCl反應(yīng)，生成ClO₂，可以寫(xiě)出方程式；
③根據(jù)流程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化確定可以循環(huán)使用的物質(zhì)，電解池的陰極上是氫離子得電子的還原反應(yīng)．

解答： 解：（1）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(jià)，降低1價(jià)，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價(jià)為0，到+4價(jià)，升高4價(jià)，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：1；C₆H₁₂O₆；24；6；12；Na₂SO₄；
（2）①有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-，應(yīng)注意碳酸鈉在鋇試劑之后，是為除去過(guò)量的鋇離子，而Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-除雜不分先后，則試劑加入順序?yàn)镹aOH-BaCl₂-Na₂CO₃或BaCl₂-NaOH-Na₂CO₃，
故答案為：BaCl₂、Na₂CO₃、NaOH（或NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃）；
②電解食鹽水得到氯酸鈉（NaClO₃）和H₂，NaClO₃和鹽酸發(fā)生歧化反應(yīng)，生成NaCl、2ClO₂、Cl₂、H₂O，化學(xué)方程式為：2NaClO₃+4HCl=2NaCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，故答案為：2NaClO₃+4HCl=2NaCl+2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O．
③可以循環(huán)使用的物質(zhì)有Cl₂、NaCl，電解池的陰極上是氫離子得電子的還原反應(yīng)，產(chǎn)生的是氫氣，故答案為：Cl₂、NaCl；氫氣．

點(diǎn)評(píng)：本題通過(guò)化學(xué)工藝流程，考查了氧化還原反應(yīng)相關(guān)概念、配平及計(jì)算，化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法（除雜），電解原理，綜合性強(qiáng)，題目難度中等，對(duì)于該類(lèi)題目的處理，注意看清工藝流程的目的，分析工藝流程的過(guò)程，尋找與所學(xué)知識(shí)的結(jié)合點(diǎn)．