Question

亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種強氧化性漂白劑，廣泛用于紡織、印染和食品工業(yè)．它在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在．工業(yè)設計生產NaClO₂的主要流程如下．

（1）在無隔膜電解槽中持續(xù)電解發(fā)生反應的氧化劑為

 

（填化學式）．
（2）Ⅲ中產生氣體a的電極反應式為

 

．
（3）Ⅱ中產生氣體a的電極反應式為

 

．
（4）①在堿性溶液中NaClO₂比較穩(wěn)定，所以Ⅱ中應維持NaOH稍過量，判斷NaOH是否過量的簡單的實驗方法是

 

．
②工業(yè)上Ⅱ中制備NaClO₂為防止被還原成NaCl，所用還原劑的還原性應適中．除H₂O₂外，還可以選擇的還原劑是

 

（填序號）
A．Na₂O₂    B．Na₂S   C．FeCl₂  D．PbO（懸濁液）
（5）ClO₂是一種高效水處理劑，ClO₂將對污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN-等有明顯的去除效果．某工廠污水中含CN^-amg/L，現用ClO₂將CN^-氧化，生成了兩種無毒無害的氣體，其離子反應方程式為

 

；處理100m³這種污水，至少需要ClO₂

 

mol．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）電解氯化鈉溶液，在陰極上是水中的氫離子得電子的還原反應；
（2）III中電解質是Na₂SO₄，電解Na₂SO₄溶液時，陽極上生成O₂⁺，陰極產生H₂；
（3）電解池中，陽極上發(fā)生氧化反應，根據產物來確定發(fā)生的反應；
（4）①NaOH過量則溶液呈堿性，但考慮到該溶液有強氧化性，選擇指示劑或pH試紙檢驗會遇到氧化褪色問題，故工業(yè)生產中主要是用pH計連續(xù)測定溶液pH；
②還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態(tài)產物，影響NaClO₂生產；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產，Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂．
（5）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應生成氮氣與二氧化碳，同時生成氯離子；根據方程式計算需要ClO₂的物質的量．

解答： 解：（1）電解氯化鈉溶液，在陰極上是水中的氫離子得電子的還原反應，所以水是氧化劑，故答案為：H₂O；
（2）III中電解質是Na₂SO₄，電解Na₂SO₄溶液時，陽極上電極反應式為2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺、陰極電極反應式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，左邊流出硫酸，所以A氣體是氧氣，B氣體是氫氣、生成氧氣的電極反應式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（3））Ⅱ中反應根據流程信息可知，生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產生，反應中ClO₂是氧化劑，發(fā)生還原反應，H₂O₂是還原劑，發(fā)生氧化反應，若電解原理來實現轉化．則陽極上生成氧氣的反應為：2OH^-+H₂O₂-2e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：2OH^-+H₂O₂-2e^-=2H₂O+O₂↑；
（4）①NaOH過量則溶液呈堿性，但考慮到該溶液有強氧化性，選擇指示劑或pH試紙檢驗會遇到氧化褪色問題，故生產中主要是用pH計連續(xù)測定溶液pH．
故答案為：連續(xù)測定吸收塔內溶液的pH．
②還原性要適中．還原性太強，會將ClO₂還原為更低價態(tài)產物，影響NaClO₂生產；方便后續(xù)分離提純，加入試劑不能干擾后續(xù)生產，Na₂O₂溶于水相當于H₂O₂，不會影響后續(xù)生產，但是Na₂S、FeCl₂還原性較強，生成物與NaClO₂分離比較困難，PbO（懸濁液）
氧化性較差，不合適，
故選：A．
（5）ClO₂將CN^-氧化，只生成兩種氣體，應生成氮氣與二氧化碳，同時生成氯離子，反應離子方程式為：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-，
100m³廢水中CN^-質量=100m³×ag/m³=100ag，CN^-的物質的量為

100ag

26g/mol

=

50a

13

mol，由方程式可知，至少需要ClO₂的物質的量=

50a

13

mol，
故答案為：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-；

50a

13

mol．

點評：本題以學生比較陌生的亞氯酸鈉制備為背景，以過氧化氫法制備亞氯酸鈉為主線，考察學生閱讀題目獲取信息的能力、對濃度概念的理解、對氧化還原反應相關知識的運用、有關實驗操作和簡單實驗設計能力考察以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力，題目有一定的難度．