Question

用二氧化氯（ClO₂）、铁酸钠（Na₂FeO₄摩尔质量为166 g·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Fe^3＋。
(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

（1）ClO₂  Cl₂  Na₂FeO₄（1分）；
（2）①2KClO₃+H₂C₂O₂=K₂CO₃+2ClO₂↑+CO₂↑+H₂O（2分） 盛有冰水混合物的水槽（1分）
②C(1分)；仪器C没有使瓶内外压强相等，气体不能顺利通过。（1分）
③2ClO₂＋2OH^-= ClO₂^-＋ClO₃^-＋H₂O（1分）   80.0（2分）
500ml容量瓶（1分）烧杯  (1分)

解析试题分析：（1）ClO₂中Cl元素由+4价降低为-1价，1molClO₂转移5mol电子，消毒效率可表示为：5/67.5mol/g，1molNa₂FeO₄转移3mol电子，消毒效率可表示为：3/166mol/g，1molCl₂转移2mol电子，消毒效率可表示为：2/71mol/g,由大到小的顺序为：ClO₂>Cl₂>Na₂FeO₄。
（2）①KClO₃把H₂C₂O₂氧化为CO₂，根据还原剂与氧化剂的物质的量之比为1:2，可写出化学方程式；因为ClO₂的沸点为11.0℃，极易挥发，所以应加盛有冰水混合物的水槽冷却，使ClO₂冷凝为液体。
②C部分的试剂瓶塞上了橡皮塞，会造成瓶内外压强不相等，气体不能顺利通过，故C装置设计不合理。
③NaOH吸收ClO₂生成HClO₃和NaClO₂，根据原子守恒，还有H₂O生成，配平可得离子方程式；配制450mlNaOH溶液需要500ml容量瓶，NaOH的质量为：0.5L×4mol/L×40g/mol=80.0g，有效数字应与托盘天平的读数对应；溶质需要在烧杯中溶解，仪器还缺烧杯。
考点：本题考查氧化还原反应的计算、化学方程式和离子方程式的书写、化学实验基本仪器和基本操作。