Question

【题目】Cl2常用作自来水消毒剂，Cl2作消毒剂时生成的有机氯化物可能对人体有害。ClO2被世界卫生组织(WHO)列为A级高效、安全灭菌消毒剂，将逐渐取代Cl2成为自来水的消毒剂。某小组探究“地康法制氯气”的原理并验证Cl2的性质，设计实验如下(夹持装置略去)。请回答下列问题：

（1）A装置中反应利用了浓硫酸的难挥发性，则该反应的化学方程式为______________。

（2）当B装置中反应转移0.08 mol电子时，则消耗的Na2O2固体的质量为______________。

（3）反应开始后，硫酸铜变蓝，则装置D中发生反应的化学方程式为 ______________ 。

（4）ClO2的制备方法比较实用的有数十种，下列方法是常见方法之一。

方法一：2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。当有0.4 mol电子发生转移时，得到的还原产物为______________mol。

方法二：实验室常用氯酸钾(KClO3)、草酸(H2C2O4)和硫酸溶液共热制备。

有同学设计如下装置制备ClO2并用其处理含锰离子的工业废水。

①C装置的作用为______________。

②B中反应产物有ClO2、CO2等，发生氧化反应的过程为：______________ → ______________ (用化学式表示)。______________

③写出装置D中除去Mn2＋(已知Mn2＋转化为MnO2)的离子方程式：______________ 。

Answer 1

【答案】H2SO4(浓)+NaClNaHSO4+HCl↑[或H2SO4(浓)+2NaClNa2SO4+2HCl↑]6.24 g4HCl+O22H2O+2Cl20.4安全瓶，防倒吸H2C2O4→CO22ClO2+5Mn2++6H2O═5MnO2↓+2Cl-+12H+

【解析】

（1）浓硫酸与氯化钠加热反应生成硫酸盐和氯化氢。

（2）过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，转移电子与过氧化钠之间的关系为Na2O2—e-，据此进行计算。

（3）硫酸铜变蓝，说明有水生成，根据氧化还原反应规律可知，氯化氢与氧气在一定条件下反应生成氯气和水。

（4）方法一：根据2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O反应可知，2ClO2—2e-关系，据此进行计算。

方法二：①此装置为安全瓶，防止倒吸。

②H2C204被KC103氧化为二氧化碳，氯酸钾被还原为ClO2。

③二氧化氯具有强的氧化性，能够氧化二价锰离子生成二氧化锰，本身被还原为氯离子，据此写出离子反应方程式。

（1）A装置中反应利用了浓硫酸的难挥发性，浓硫酸与氯化钠加热反应生成硫酸盐和氯化氢，反应的化学方程式为：H2SO4(浓)+NaClNaHSO4+HCl↑[或H2SO4(浓)+2NaClNa2SO4+2HCl↑] ；正确答案：H2SO4(浓)+NaClNaHSO4+HCl↑[或H2SO4(浓)+2NaClNa2SO4+2HCl↑]。

（2）过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，转移电子与过氧化钠之间的关系为Na2O2—e-，当反应转移0.08 mol电子时，消耗的Na2O2固体的量为0.08mol，质量为0.08×78= 6.24 g；正确答案：6.24 g。

（3）反应开始后，硫酸铜变蓝，说明有水生成，根据氧化还原反应规律可知，氯化氢与氧气在一定条件下反应生成氯气和水，装置D中发生反应的化学方程式为：4HCl+O22H2O+2Cl2 ；正确答案：4HCl+O22H2O+2Cl2 。

（4）方法一：根据2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O反应可知，NaClO3中+5价氯被还原到0价，NaClO3做氧化剂，HCl中-1价氯氧化到0价，HCl为还原剂；因此还原产物为ClO2；根据2ClO2—2e-关系，当有0.4 mol电子发生转移时，得到的还原产物为0.4mol；正确答案：0.4。

方法二：①根据C装置进气管、出气管都较短可以知道为安全瓶，防止倒吸；正确答案：安全瓶，防倒吸。

②用H2C204溶液、稀硫酸和KC103制备ClO2反应产物为二氧化氯、二氧化碳可稀释Cl02，草酸被氧化为二氧化碳，氯酸钾被还原为ClO2；正确答案：H2C2O4→CO2。

③二氧化氯具有强的氧化性，能够氧化二价锰离子生成二氧化锰，本身被还原为氯离子，离子方程式：2ClO2+5Mn2++6H2O═5MnO2↓+2Cl-+12H+；正确答案：2ClO2+5Mn2++6H2O═5MnO2↓+2Cl-+12H+。