Question

【题目】C1O2是常用的自来水消毒剂。

I．已知实验室可用亚氯酸钠固体与氯气反应制备ClO2：2NaClO2+C12 =2C1O2+2NaCl，装置如下图所示：

(1)圆底烧瓶内发生反应的化学方程式是：__________。

(2)已知常温常压下，ClO2和Cl2是气体，在下列溶剂中溶解性如下表所示：

	ClO2	Cl2
水	极易溶于水	溶
CCl4	难溶	溶

B、C、E装置中的试剂依次是_________（填序号）。

a.NaOH溶液 b.浓硫酸 c.饱和食盐水 d.CCl4 e.饱和石灰水

II．使用C1O2在给自来水消毒的过程中会产生有害的副产物亚氯酸根(ClO2-)，可用Fe2+将其去除。已知ClO2-与Fe2+在pH=5～7的条件下能快速反应，最终形成红褐色沉淀，而ClO2-则被还原成Cl-。

(3)Fe2+消除ClO2-的离子方程式为_______。

(4)实际向自来水中加入Fe2+的量要高于理论值，原因是(结合离子方程式解释)___________。

Answer 1

【答案】MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O cbd ClO2-+4Fe2++10H2O=4Fe(OH)3↓+Cl-+8H+ Fe2+易被水中溶解的氧气氧化，4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+

【解析】

由题目中所给信息和实验装置图可知：实验首先用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备Cl2，反应的方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2++Cl2↑+2H2O，经除杂、干燥后在D中亚氯酸钠固体反应生成ClO2，B装置除去氯气中的氯化氢，C装置用浓硫酸进行干燥，由于Cl2易溶于CCl4液体，E用于除去ClO2中的未反应的Cl2，最后用向上排空法、或排水法收集，并注意气体的性质和装置来分析防止倒吸的装置。

(1)圆底烧瓶中浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备Cl2，两者反应生成二氯化锰、氯气、水；

(2)氯化氢易挥发，浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备Cl2，氯气中混有氯化氢，可用饱和食盐水除去气体中混有的HCl杂质，因氯气从溶液中制取，所以氯气中混有水蒸气，浓硫酸干燥除去水，E用于除去ClO2中的未反应的Cl2；

(3)ClO2-与Fe2+在pH=5～7的条件下能快速反应，最终形成红褐色沉淀，该沉淀为Fe(OH)3，而ClO2-则被还原成Cl-，据此结合化合价升降相等配平该反应的离子方程式；

(4)Fe2+具有较强换一下，易被水中溶解的氧气氧化，故实际向自来水中加入Fe2+的量要高于理论值。

(1)实验室用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应制备Cl2，浓盐酸盛装在分液漏斗中，烧瓶内为MnO2，浓盐酸和MnO2在加热条件下反应生成二氯化锰、氯气、水，反应方程式为：MnO2+4HCl(浓) MnCl2++Cl2↑+2H2O；

(2)由于浓盐酸具有挥发性，所以在加热时制取的氯气中混有杂质HCl和水蒸气，为制备纯净干燥的氯气，根据氯气不溶于饱和食盐水的性质，可用饱和食盐水除去气体中混有的HCl杂质，然后用浓硫酸干燥除去水蒸气，由于Cl2易溶于CCl4液体，E用于除去ClO2中的未反应的Cl2，所以B、C、E装置中的试剂依次为：饱和食盐水、浓硫酸、CCl4，故B、C、E装置中的试剂序号依次是cbd；

(3)ClO2-与Fe2+在pH=5～7的条件下能快速反应，最终形成红褐色沉淀，该沉淀为Fe(OH)3，铁元素化合价升高了1，而ClO2-则被还原成Cl-，化合价降低了4价，根据氧化还原反应中化合价升降总数相等，可知Fe2+和Fe(OH)3的系数为4，ClO2-、Cl-的系数为1，结合质量守恒，配平该反应的离子方程式为：ClO2-+4Fe2++10H2O=4Fe(OH)3↓+Cl-+8H+；

(4)由于Fe2+易被水中溶解的氧气氧化，发生反应为4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+，所以实际向自来水中加入Fe2+的量要高于理论值。