Question

16．亚氯酸钠（NaClO₂）广泛用于纺织、印染工业，ClO₂为一种黄绿色气体，是国际公认的高效、安全的漂白剂和消毒剂，生产亚氯酸钠的主要流程如图1所示，请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1
（2）A溶液是氯碱工业的重要产物，则反应Ⅱ的离子方程式为2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O
（3）NaClO₂水溶液呈碱性，其原因是ClO₂^-+H₂OHClO₂+OH^-（用离子方程式表示）．
（4）目前已开发用电解法制ClO₂的新工艺，如图2所示：用石墨作电极，一定条件下电解饱和食盐水制ClO₂，则阳极产生ClO₂的电极反应式为Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺电解一段时间，当阴极产生的气体体积为224mL（标准状况），停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.02mol．

Answer 1

分析 NaClO₃和Na₂SO₃在反应器I中反应生成ClO₂和Na₂SO₄，ClO₂与过氧化氢在碱性条件下反应生成NaClO₂，同时生成氧气，
（1）反应Ⅰ中NaClO₃为氧化剂，Na₂SO₃为还原剂，反应中Cl元素化合价由+5价降低到+4价，S元素化合价由+4价升高到+6价；
（2）A溶液是氯碱工业的重要产物，有反应Ⅱ的产物可知A为NaOH，ClO₂与过氧化氢在碱性条件下反应生成NaClO₂，同时生成氧气；
（3）NaClO₂为强碱弱酸盐，水解呈碱性；
（4）阳极氯离子被氧化生成ClO₂，阴极生成氢气，结合电极方程式计算．

解答 解：NaClO₃和Na₂SO₃在反应器I中反应生成ClO₂和Na₂SO₄，ClO₂与过氧化氢在碱性条件下反应生成NaClO₂，同时生成氧气，
（1）反应Ⅰ中NaClO₃为氧化剂，Na₂SO₃为还原剂，反应中Cl元素化合价由+5价降低到+4价，S元素化合价由+4价升高到+6价，可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：1时可满足得失电子相等，
故答案为：2：1；
（2）A溶液是氯碱工业的重要产物，有反应Ⅱ的产物可知A为NaOH，ClO₂与过氧化氢在碱性条件下反应生成NaClO₂，同时生成氧气，离子方程式为2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，故答案为：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）NaClO₂为强碱弱酸盐，水解呈碱性，水解方程式为ClO₂^-+H₂OHClO₂+OH^-，故答案为：ClO₂^-+H₂OHClO₂+OH^-；
（4）由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，氢气的物质的量为$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，故交换膜的阳离子的物质的量为0.01mol×2=0.02mol，
故答案为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；0.02．

点评 本题以亚氯酸钠制备为背景，考查了学生阅读题目获取信息的能力、对氧化还原反应相关知识的运用、有关实验操作和简单实验设计能力，以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力，题目有一定的难度．