Question

用二氧化氯（ClO₂）、铁酸钠（Na₂FeO₄摩尔质量为166g?mol^-1）等新型净水剂替代传统的净水剂Cl₂对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术．ClO₂和Na₂FeO₄在水处理过程中分别被还原为Cl^-和Fe³⁺．
（1）如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，那么ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是

 

＞

 

＞

 

．（填化学式）
（2）二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，易溶于水．工业上用稍潮湿的KClO₃和草酸在60℃时反应制得．某学生用如上图所示的装置模拟工业制取及收集ClO₂，其中A为ClO₂的发生装置，B为ClO₂的凝集装置，C为尾气吸收装置．请问：
①A中反应还原剂与氧化剂的物质的量之比为1：2，该反应的化学方程式为

 

．
A部分还应添加温度控制（如水浴加热）装置，B部分还应补充什么装置：

 

；
②该装置按①补充完整后，装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是

 

（填“A、B或C”），理由是

 

③C中的试剂为NaOH溶液，反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠（NaClO₂），发该反应的离子方程式为

 

．若实验时需要450mL 4mol/L的NaOH溶液，则在精确配制时，需要称取NaOH的质量是

 

g，所使用的仪器除托盘天平、量筒、胶头滴管、玻璃棒外，还必须有

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,氯、溴、碘及其化合物的综合应用

专题：实验设计题,卤族元素

分析：（1）以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，设质量均为m，消毒效率分别为

m

67.5

×5、

m

166

×3、

m

71

×2×1；
（2）①KClO₃和草酸发生氧化还原反应生成ClO₂、K₂CO₃、CO₂和H₂O；二氧化氯室温下为气体，易液化；
②C装置不能用橡皮塞堵住瓶口；
③C为尾气吸收装置，可选择碱来吸收尾气，发生氧化还原反应生成氯酸钠和亚氯酸钠，根据n=

m

M

=cV计算．

解答： 解：（1）以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，设质量均为m，ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三种消毒杀菌剂的消毒效率分别为

m

67.5

×5、

m

166

×3、

m

71

×2×1，所以由大到小的顺序为ClO₂＞Cl₂＞Na₂FeO₄，故答案为：ClO₂；Cl₂；Na₂FeO₄；
（2）①KClO₃和草酸发生氧化还原反应生成ClO₂、K₂CO₃、CO₂和H₂O，反应的化学方程式为2KClO₃+H₂C₂O₂=K₂CO₃+2ClO₂↑+CO₂↑+H₂O；二氧化氯室温下为气体，易液化，应用盛有冰水混合物的水槽，
故答案为：2KClO₃+H₂C₂O₂=K₂CO₃+2ClO₂↑+CO₂↑+H₂O；盛有冰水混合物的水槽；
②C装置不能用橡皮塞堵住瓶口，否则没有使瓶内外压强相等，气体不能顺利通过，
故答案为：C；仪器C没有使瓶内外压强相等，气体不能顺利通过；
③C为尾气吸收装置，可选择NaOH溶液来吸收尾气，发生氧化还原反应为2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O，若实验时需要450mL 4mol/L的NaOH溶液，则应配制500mL，n（NaOH）=0.5L×4mol/L=2mol，m（NaOH）=2mol×40g/mol=80.0g，
所使用的仪器除托盘天平、量筒、胶头滴管、玻璃棒外，还必须有500mL容量瓶、烧杯，
故答案为：2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O；80.0；500ml容量瓶、烧杯．

点评：本题以氯及其化合物的性质考查氧化还原反应及物质的制备实验，把握习题中的信息及知识迁移应用为解答的关键，侧重学生综合应用能力及信息抽取和分析能力的考查，题目难度中等．