Question

二氧化氯(ClO₂)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。

(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO₂方法。

①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca^2＋、Mg^2＋、SO等杂质。某次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的________(填化学式)，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO，其原因是____________________________________。[已知：Ksp(BaSO₄)＝1.1×10^－10、Ksp(BaCO₃)＝ 5.1 ×10^－9]

②该法工艺原理示意图如下。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO₃)与盐酸反应生成ClO₂。

工艺中可以利用的单质有________(填化学式)，发生器中生成ClO₂的化学方程式为_____________________________________________________________________________。

(2)纤维素还原法制ClO₂是一种新方法，其原理是：纤维素水解得到的最终产物D与NaClO₃反应生成ClO₂。完成反应的化学方程式：

□____(D)____＋24NaClO₃＋12H₂SO₄===□ClO₂↑＋□CO₂↑＋18H₂O＋□________

(3)ClO₂和Cl₂均能将电镀废水中的CN^－氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl^－。处理含CN^－相同量的电镀废水，所需Cl₂的物质的量是ClO₂的________倍。

Answer 1

解析：(1)①由于所加物质都是过量的，前面加入的物质必须经后面的物质除去，所以首先应加入过量的BaCl₂溶液来沉淀SO，过量的BaCl₂可经后面加入的Na₂CO₃溶液除去。观察BaSO₄和BaCO₃的K_sp不难发现，二者相差不大，在CO浓度比较大时，BaSO₄会转化为BaCO₃而生成SO。②根据工艺图，HCl合成塔中发生的是H₂与Cl₂的反应，所以该工艺可以利用的单质应是H₂和Cl₂。NaClO₃为氧化剂，HCl为还原剂，ClO的还原产物为ClO₂，Cl^－的氧化产物为Cl₂，则有：2NaClO₃＋4HCl===2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2NaCl＋2H₂O。(2)纤维素的最终水解产物为葡萄糖(C₆H₁₂O₆)，葡萄糖具有还原性，在H₂SO₄环境中与NaClO₃反应生成ClO₂、CO₂、H₂O，根据原子守恒可推出另一产物为Na₂SO₄，根据得失电子守恒和原子守恒配平反应为：C₆H₁₂O₆＋24NaClO₃＋12H₂SO₄===24ClO₂↑＋6CO₂↑＋18H₂O＋12Na₂SO₄。(3)由题意知CN^－转化为无毒的N₂、CO₂，ClO₂或Cl₂转化为Cl^－，反应中1 mol ClO₂得到5 mol电子，1 mol Cl₂得到2 mol电子，所以处理相同量的CN^－时，所需Cl₂的物质的量是ClO₂的2.5倍。

答案：(1)①BaCl₂　BaSO₄和BaCO₃的K_sq相差不大，当溶液中存在大量CO时，BaSO₄(s)会部分转化为BaCO₃(s)　②H₂、Cl₂　2NaClO₃＋4HCl===2ClO₂↑＋Cl₂↑＋2NaCl＋2H₂O　(2)C₆H₁₂O₆＋24NaClO₃＋12H₂SO₄===ClO₂↑＋CO₂↑＋18H₂O＋Na₂SO₄　(3)2.5