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    10．用二氧化氯（ClO2）、高铁酸钠（Na2FeO4摩尔质量为166g•mol-1）等新型净水剂代传统的净水剂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Cl-和Fe3+．
    （1）①高铁酸钠主要通过如下反应制取：2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH═2Na2FeO4+3X+5H2O，则X的化学式NaCl．
    ②Na2FeO4之所以能净水，除它本身具有强氧化性外，另一个原因可能是高铁酸钠的还原产物Fe3+能水解生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体具有吸附性，可以吸附水中的悬浮杂质，从而净水．
    （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°C，沸点为11.0°C，易溶于水．ClO2可以看做是亚氯酸（HClO2）和氯酸（HClO3）的混合酸酐．工业上用稍潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得．某学生用如图1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．请回答：
    ①A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等，该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1．
    ②A部分还应添加温度控制装置，如水浴加热或酒精灯、温度计；B部分还应补充的装置为冰水浴冷凝装置或盛有冰水的水槽，理由是因为二氧化氯常温下为气体不能凝结为液体，降温使二氧化氯液化．
    ③该装置按②补充完整后，装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是C（填“A”“B”或“C”），请在图2中方框中画出该装置改正后的正确的装置图．
    ④ClO2很不稳定，需要随用随制，产物用水吸收得到ClO2溶液．为测定所得溶液中ClO2的含量，进行下列实验：准确量取ClO2溶液10mL，稀释成100mL试样；量取V1 mL试样加入到锥形瓶中，调节试样的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；加入淀粉指示剂，用c mol/L Na2S2O3溶液滴定至终点，反应原理：2Na2S2O3+I2→Na2S4O6+2NaI，消耗Na2S2O3溶液V2mL．当蓝色变为无色时，可以判断此滴定操作到达终点；由以上数据可以计算原ClO2溶液的浓度为$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L（用含字母的代数式表示）．
    （3）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、Cl2三种消毒剂的消毒效率最小的是Na2FeO4（填化学式）．

    分析 （1）①根据原子守恒来分析判断；
    ②具有氧化性物质能够杀菌消毒，氢氧化铁胶体具有吸附性；
    （2）①A中反应产物有K2CO3、ClO2、CO2，结合反应物与生成物书写反应方程式，标注元素化合价变化判断氧化剂和还原剂及其物质的量之比；
    ②B为ClO2的凝集装置，冷水冷却；
    ③C处为密封装置，过量气体不能排出；
    ④根据反应原理，滴定终点时，I2完全反应，溶液由蓝色变为无色，根据元素守恒结合反应得到关系式2ClO2～5I2～10Na2S2O3计算c（ClO2）；
    （3）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$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1．

    解答 解：（1）①2Fe（OH）3+3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3X+5H2O反应中存在原子守恒，则X为NaCl，故答案为：NaCl；
    ②高铁酸钠具有氧化性物质能够杀菌消毒，生成的三价铁离子水解生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体具有吸附性，可以吸附水中的悬浮杂质，起到净水作用，
    故答案为：高铁酸钠的还原产物Fe3+能水解生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体具有吸附性，可以吸附水中的悬浮杂质，从而净水；
    （2）①A中反应产物有K2CO3、ClO2、CO2，由反应物与生成物可知反应为2KClO3+H2C2O4=K2CO3+ClO2↑+CO2↑+H2O，氯元素化合价+5价变化为+4价，化合价降低做氧化剂，草酸中碳元素化合价+3价变化为+4价，化合价升高做还原剂，化学方程式定量关系可知，氧化剂和还原剂物质的量之比为2：1，
    故答案为：2：1；
    ②熔点为-59°C，沸点为11.0°C，沸点低于常温，装置B部分还应补充装置为冰水浴冷凝装置或盛有冰水的水槽，降温使二氧化氯液化，
    故答案为：冰水浴冷凝装置或盛有冰水的水槽，因为二氧化氯常温下为气体不能凝结为液体，降温使二氧化氯液化；
    ③C处为密封装置，过量气体不能排出，可导致仪器炸裂，则C不合理，正确的装置是在烧杯中直接吸收，装置图为，故答案为：C；；
    ④滴定终点时，I2完全反应，溶液由蓝色变为无色，二氧化硫和碘单质的反应中，根据电子守恒，得到：2ClO2～5I2，结合反应2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，得到关系式：2ClO2～5I2～10Na2S2O3．
    设原ClO2溶液的浓度为x，
       2ClO2～5I2～10Na2S2O3
       2mol            10mol
    $\frac{1{0}^{-2}x{V}_{1}×1{0}^{-3}}{1{0}^{-1}}$    1×10-3cV2mol
    x=$\frac{2c{V}_{2}}{{V}_{1}}$mol/L=$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$g/L，
    故答案为：蓝色变为无色，$\frac{135c{V}_{2}}{{V}_{1}}$；
    （3）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$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1，所以由大到小的顺序为ClO2＞Cl2＞Na2FeO4，
    故答案为：Na2FeO4．

    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，实验方案的设计，同时考查学生分析问题、解决问题的能力，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，题目难度较大．

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    （3）2g高锰酸钾溶于10ml水时溶液没有明显的温度变化，请解释理由高锰酸钾溶于水时扩散过程吸收的能量与水合过程放出的能量相近，氧化剂一般来说，酸性越强其氧化性也越强，因此常用酸化的高锰酸钾作氧化剂．用高锰酸钾法测定H2O2时，不能用HCl来酸化原因是因HCl具有还原性；
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    C、7H2O2+2KMnO4+3H2SO4→K2SO4+2MnSO4+10H2O+6O2↑
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