Question

17．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业．它在碱性环境中稳定存在．某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下．

（1）Ⅰ、Ⅲ中发生反应的还原剂分别是Na₂SO₃、H₂O（填化学式）．
（2）Ⅱ中反应的离子方程式是2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O
（3）ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备：
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1：4
②研究表明：若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl₂的含量越大，运用氧化还原反应规律分析其原因是ClO₂^-的氧化性或Cl^-的还原性随溶液的酸性和浓度的增大而增强，因此Cl^-被氧化得到Cl₂

Answer 1

分析 硫酸钠溶液通入离子隔膜电解池中，ClO₂和双氧水在II中发生氧化还原反应生成NaClO₂和气体a，该反应中Cl元素化合价由+4价变为+3价，则O元素化合价由-1价变为0价，所以生成的气体a是O₂，离子反应方程式为2 ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2 ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
III中发生电解，根据图知，生成氢氧化钠，阴极上生成氢气同时阴极附近生成NaOH，所以生成的气体b是H₂；阳极上氢氧根离子放电生成氧气，所以a是O₂，同时生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性条件下，I中NaClO₂、Na₂SO₃发生氧化还原反应，离子反应方程式为2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O；
（1）同一化学反应中，失电子化合价降低的反应物是还原剂；
（2）碱性条件下，ClO₂、H₂O₂发生氧化还原反应生成氧气、ClO₂^-和水；
（3）①根据在反应物中，化合价降低的物质是氧化剂，化合价升高的物质是还原剂来分析解答；
②根据题干信息“研究表明：若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl₂的含量越大”结合①方程式进行分析解答．

解答 解：硫酸钠溶液通入离子隔膜电解池中，ClO₂和双氧水在II中发生氧化还原反应生成NaClO₂和气体a，该反应中Cl元素化合价由+4价变为+3价，则O元素化合价由-1价变为0价，所以生成的气体a是O₂，离子反应方程式为2 ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2 ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
III中发生电解，根据图知，生成氢氧化钠，阴极上生成氢气同时阴极附近生成NaOH，所以生成的气体b是H₂；阳极上氢氧根离子放电生成氧气，所以a是O₂，同时生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性条件下，I中NaClO₂、Na₂SO₃发生氧化还原反应，离子反应方程式为2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O；
（1）同一化学反应中，失电子化合价降低的反应物是还原剂，
I中反应方程式为2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O，还原剂是Na₂SO₃；III中氧化剂和还原剂都是水，
故答案为：Na₂SO₃；H₂O；
（2）碱性条件下，ClO₂、H₂O₂发生氧化还原反应生成氧气、ClO₂^-和水，离子方程式为2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，
故答案为：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）①5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O反应中，4NaClO₂→4ClO₂，+3价的氯元素化合价升高到+4价，所以NaClO₂是还原剂；1NaClO₂→1NaCl，+3价的氯元素的化合价降低到-1价，所以部分NaClO₂作氧化剂；所以该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：4，
故答案为：1：4；
②5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O反应中，ClO₂^-具有氧化性，ClO₂^-的氧化性随溶液的酸性和浓度的增大而增强，因此Cl^-被氧化得到Cl₂，根据研究表明：若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl₂的含量越大，
故答案为：ClO₂^-的氧化性或Cl^-的还原性随溶液的酸性和浓度的增大而增强，因此Cl^-被氧化得到Cl₂．

点评 本题考查生产NaClO₂的制备实验的工业设计，把握物质的性质熟练运用氧化还原反应为解答该题的关键，题目难度中等．