Question

11．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业．它在碱性环境中稳定存在．某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下．

（1）Ⅰ、Ⅲ中发生反应的还原剂分别是Na₂SO₃、H₂O（填化学式）．
（2）Ⅱ中反应的离子方程式是2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O．
（3）A的化学式是H₂SO₄，装置Ⅲ中A在阳极区产生．
（4）ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备．写出该制备反应的化学方程式5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O．
（5）NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl，取等质量变质前后的NaClO₂试样均配成溶液，分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺的物质的量相同．（填“相同”，“不同”或“无法判断”）

Answer 1

分析 硫酸钠溶液通入离子隔膜电解池中，ClO₂和双氧水在II中发生氧化还原反应生成NaClO₂和气体a，该反应中Cl元素化合价由+4价变为+3价，则O元素化合价由-1价变为0价，所以生成的气体a是O₂，离子反应方程式为2 ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2 ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
III中发生电解，根据图知，生成氢氧化钠，阴极上生成氢气同时阴极附近生成NaOH，所以生成的气体b是H₂；阳极上氢氧根离子放电生成氧气，所以a是O₂，同时生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性条件下，I中NaClO₂、Na₂SO₃发生氧化还原反应，离子反应方程式为2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O；
（1）同一化学反应中，失电子化合价降低的反应物是还原剂；
（2）碱性条件下，ClO₂、H₂O₂发生氧化还原反应生成氧气、ClO₂^-和水；
（3）通过以上分析知，A是硫酸，硫酸在阳极附近生成；
（4）亚氯酸钠和稀盐酸反应生成ClO₂和NaCl、水；
（5）已变质和未变质的NaClO₂与Fe²⁺反应都生成Cl^-，根据转移电子守恒判断．

解答 解：硫酸钠溶液通入离子隔膜电解池中，ClO₂和双氧水在II中发生氧化还原反应生成NaClO₂和气体a，该反应中Cl元素化合价由+4价变为+3价，则O元素化合价由-1价变为0价，所以生成的气体a是O₂，离子反应方程式为2 ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2 ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
III中发生电解，根据图知，生成氢氧化钠，阴极上生成氢气同时阴极附近生成NaOH，所以生成的气体b是H₂；阳极上氢氧根离子放电生成氧气，所以a是O₂，同时生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性条件下，I中NaClO₂、Na₂SO₃发生氧化还原反应，离子反应方程式为2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O；
（1）同一化学反应中，失电子化合价降低的反应物是还原剂，
I中反应方程式为2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O，还原剂是Na₂SO₃；III中氧化剂和还原剂都是水，故答案为：Na₂SO₃；H₂O；
（2）碱性条件下，ClO₂、H₂O₂发生氧化还原反应生成氧气、ClO₂^-和水，离子方程式为2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，
故答案为：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）通过以上分析知，电解硫酸钠溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，同时生成硫酸，所以A是硫酸，硫酸在阳极附近生成，故答案为：硫酸；阳；
（4）亚氯酸钠和稀盐酸反应生成ClO₂和NaCl、水，反应方程式为5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O，故答案为：5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O；
（5）Fe²⁺与变质前后的NaClO₂反应，最后的还原产物都是NaCl，根据电子守恒消耗的Fe²⁺物质的量应相同，故答案为：相同．

点评 本题考查制备实验方案设计，为高频考点，明确I、II、III中发生的反应及物质的性质是解本题关键，熟悉常见物质的性质，难点是离子方程式的书写．