Question

【题目】二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂，而且与Cl2相比不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。现有下列两种制备ClO2的方法:

（1）方法一：可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备，反应原理为5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O。

①该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是_______________________。

②研究表明：若反应开始时盐酸浓度较大，则气体产物中有Cl2，用离子方程式解释产生Cl2的原因____________________________________。

（2）方法二：氯化钠电解法。

①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-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。

②该法工艺原理示意图如图所示。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ClO2，二氧化氯发生器中生成ClO2的化学方程式为_________________________________。

Answer 1

【答案】 1:4 4H++ClO2-+3Cl-=2Cl2↑+2H2O BaCl2 2NaClO3+4HCl=2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O

【解析】（1）①根据“只靠拢，不交叉”，用双线桥法分析该氧化还原反应。

②产生Cl2说明NaClO2将浓度较大的盐酸氧化，ClO2-被还原成Cl2，HCl中-1价的Cl被氧化成Cl2，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒书写离子方程式。

（2）①除去Ca2+、Mg2+、SO42-依次选用Na2CO3、NaOH、BaCl2，由于所加除杂试剂过量，BaCl2先于Na2CO3加入。

②在特定条件下电解NaCl溶液得到NaClO3和H2，合成塔中为H2与Cl2合成HCl，NaClO3与HCl反应制备ClO2，根据图示二氧化氯发生器中有1种生成物加入电解槽中循环使用，1种生成物进入合成塔中合成HCl，则NaClO3被还原成ClO2，HCl被氧化成Cl2，NaClO3与HCl反应生成ClO2、Cl2、NaCl和H2O。

（1）①根据“只靠拢，不交叉”，反应5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O用双线桥，在反应中NaClO2既是氧化剂又是还原剂，该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为1:4。

②产生Cl2说明NaClO2将浓度较大的盐酸氧化，ClO2-被还原成Cl2，HCl中-1价的Cl被氧化成Cl2，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为ClO2-+3Cl-+4H+=2Cl2↑+2H2O。

（2）①除去Ca2+、Mg2+、SO42-依次选用Na2CO3、NaOH、BaCl2，由于所加除杂试剂过量，BaCl2先于Na2CO3加入。除杂的操作是：往粗盐水中先加入过量的BaCl2，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。

②在特定条件下电解NaCl溶液得到NaClO3和H2，合成塔中为H2与Cl2合成HCl，NaClO3与HCl反应制备ClO2，根据图示二氧化氯发生器中有1种生成物加入电解槽中循环使用，1种生成物进入合成塔中合成HCl，则NaClO3被还原成ClO2，HCl被氧化成Cl2；NaClO3与HCl反应生成ClO2、Cl2、NaCl和H2O，根据得失电子守恒和原子守恒，二氧化氯发生器中生成ClO2的化学方程式为2NaClO3+4HCl=2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O。