Question

二氧化氯（ClO2）为一种黄绿色气体，是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。制备ClO2的方法有多种。

（1）纤维素还原法制ClO2。其原理是：纤维素水解得到的最终产物A与NaClO3反应生成ClO2。完成反应的化学方程式：其流程如下：□ （A） +□NaClO3+□H2SO4=□ClO2↑+□CO2↑+□H2O+□______

（2）电解食盐水制取ClO2 ，其流程如下：

①粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质。除杂操作时，往粗盐水中加入试剂的顺序依次为__________（填化学式），充分反应后将沉淀一并滤去，再加入盐酸。

②食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸在发生器中反应生成ClO2 ，写出发生器中生成ClO2的化学方程式____________________。

③上述流程中，可循环利用的物质有__________；按照绿色化学原则，电解槽阴极产生的气体与方框中物质的物质的量之比为________时，原子的利用率为100%。

（3）实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料制备ClO2的流程下如下：

已知：(I)A气体在标准状况下的密度为0．089g/L；

(Ⅱ)气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

①电解时，发生反应的化学方程式为 。

②NCl3与NaClO2（亚氯酸钠）按物质的量之比为1∶6混合，在溶液中恰好反应生成ClO2，该反应的离子方程式为 。

Answer 1

（1）1 C6H12O6+24 NaClO3+12H2SO4=24 ClO2↑+6 CO2↑+18H2O+12 Na2SO4；（2）①BaCl2、NaOH和Na2CO3或NaOH、BaCl2和Na2CO3；②2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O；③NaCl、Cl2，6︰5；（3）①NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3；②NCl3+6ClO2－+3H2O=6ClO2↑+NH3↑+3Cl－+3OH－。

【解析】

试题分析：（(1)纤维素水解的最终产物是葡萄糖(C6H12O6)，C6H12O6中O是－2价、H是＋1价、C是0，C由0价→＋4价，化合价升高被氧化，葡萄糖作还原剂，NaClO3中Cl由＋5→＋4，化合价降低，被还原，是氧化剂，C6H12O6→CO2↑24，NaClO3→ClO2↑1，最小公倍数是24，C6H12O6系数是1，根据碳原子守恒CO2的系数6NaClO3系数24，ClO2的系数24，根据反应前后电荷守恒和原子个数守恒H＋系数24，H2O系数36，反应的离子方程式：C6H12O6＋24ClO3－＋24H＋=24ClO2↑＋6CO2↑＋18H2O，化学反应方程式：C6H12O6+24 NaClO3+12H2SO4=24 ClO2↑+6 CO2↑+18H2O+12 Na2SO4；(2)①粗盐的提纯不能引入新杂质：Ca2＋用Na2CO3除去、Mg2＋用NaOH除去、SO42－用BaCl2除去，除杂试剂需过量Na2CO3、NaOH用盐酸除去，而BaCl2需要用Na2CO3除去，即Na2CO3应放在BaCl2的后面，因此所加试剂的顺序：NaOH、BaCl2、Na2CO3或BaCl2、NaOH、Na2CO3或BaCl2、Na2CO3、NaOH；②NaClO3和盐酸反应：Cl的价态＋5、－1有中间价态，按照氧化还原反应的规律NaClO3→ClO2，HCl一部分→Cl2，另一部分显酸性，NaClO3→ClO2↑1，2HCl→Cl2↑2，最小公倍数是2，NaClO3、ClO2的系数为2，Cl2的系数为1，然后根据原子个数和元素守恒，得出：2NaClO3＋4HCl=2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O；根据电解食盐水流程图：NaCl电解槽得到物质NaClO3、H2，ClO2发生器中得到物质ClO2、Cl2、NaCl，循环使用的物质是NaCl、Cl2，氯化钠电解槽 中发生的反应：NaCl＋3H2ONaClO3＋3H2↑，ClO2发生器中：2NaClO3＋4HCl=2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O，氯化氢的合成器中：H2＋Cl2=2HCl，根据反应的过程，达到原子利用率100%，阴极产生的H2和补充的H2O、Cl2物质的量之比6：5；(3)①(I)A气体标况下的密度0．089g·L－1，根据M=22．4ρ标=22．4×0．089=2，得出A气体为H2，根据电解的原理，H2应在阴极产生，电极反应式：2H＋＋2e－=H2↑，根据流程图：NH4Cl→NCl3化合价升高，说明NH4Cl在阳极上失电子，发生的反应式：3Cl－＋NH4＋－6e－=NCl3＋4H＋，得失电子数目守恒两式相加得：NH4＋3Cl－＋2H＋NCl3＋3H2↑，发生的化学反应方程式：NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3；气体B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，B：NH3，NCl3与NaClO2按物质的量之比1：6混合，也就是NCl3的系数是1，NaClO2的系数是6，根据反应前后元素守恒和原子个数守恒，NH3系数是1，ClO2的系数是6，反应离子方程式：NCl3＋6ClO－＋3H2O=6ClO2↑＋NH3↑＋3Cl－＋3OH－。

考点：考查氧化还原方程式的配平、除杂的步骤、电解原理、原电池原理等相关知识。

考点分析： 考点1：电解池 考点2：物质的制备 考点3：卤素 试题属性

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