题目内容

用二氧化氯（ClO2）、铁酸钠（Na2FeO4摩尔质量为166g/mol）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Fe3＋。
（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________＞__________＞__________。
（2）Na2FeO4溶于水会放出一种无色无味气体，其杀菌消毒、吸附水中的悬浮杂质的原理可用离子方程式表示为_______________。
（3）工业以CH3OH与NaClO3为原料在酸性条件下制取ClO2，同时产生CO2气体，已知该反应分为两步进行，第一步为2ClO3-＋2Cl－＋4H＋＝2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O。
①写出第二步反应的离子方程式______________。
②工业生产时需在反应物中加少量Cl－，其作用是________________。
③生产中会发生副反应ClO3-＋Cl－＋H＋－Cl2↑＋H2O（未配平），若测得反应后的混合气体中Cl2的体积分数为3／73，则起始投料时CH3OH与NaClO3的物质的量之比为____________。
（4）已知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。ClO2也可以看做是亚氯酸（HClO2）和氯酸（HClO3）的混合酸酐。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸在60℃时反应制得。某学生用如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___________；
②C中应装的试剂为____________。C中发生反应的化学方程式为：________________。

（1）ClO2; Cl2  Na2FeO4 （2） 4FeO42-+10 H2O=4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑（3） ①CH3OH+3Cl2+H2O=6Cl-+ CO2+6H+.②催化剂③1:6.1（4）①（冰水）冷凝②NaOH溶液 2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O

解析试题分析：（1） ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率分别是ClO2: 67.5g÷5mol=" 13.5g/mol;" Na2FeO4: 166g÷3mol=55.33g/mol;Cl2:71g/ 2mol=35.5g/mol.所以三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是ClO2> Cl2>Na2FeO4. （2） 根据题意可得Na2FeO4把H2O氧化为O2，氧气杀菌消毒，它本身被还原为Fe3+。Fe3+水解产生Fe（OH）3胶体吸附水中的悬浮物质。从而净化了水。该反应的离子方程式为：4FeO42-+10 H2O=4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑。（3）①第二步反应的离子方程式为：CH3OH+3Cl2+H2O=6Cl-+ CO2+6H+。②由①中的两个反应方程式可以看出若转移相同的电子，Cl-的消耗与产生量相等。之所以在工业生产时要在反应物中加少量Cl－，是因为Cl-起作催化剂作用。③将第一步与第二步的方程式叠加可得总方程式：6ClO3-＋CH3OH＋6H＋=CO2↑+6ClO2↑＋5H2O。将副反应ClO3-＋Cl－＋H＋－Cl2↑＋H2O配平可得：ClO3-＋5Cl－＋6H＋=3Cl2↑＋3H2O若测得反应后的混合气体中Cl2的体积分数为3／73，假设气体的总物质的量为73mol，则Cl2为3mol；CO2和ClO2总物质的量为70mol。产生3mol的Cl2消耗NaClO3的物质的量1mol；根据方程式6ClO3-＋CH3OH＋6H＋=CO2↑+6ClO2↑＋5H2O可知产生CO2和ClO2总物质的量为70mol消耗CH3OH的物质的量为10mol；消耗 NaClO3的物质的量为60mol。所以共消耗CH3OH的物质的量为10mol；消耗 NaClO3的物质的量为60mol+3mol=61mol。因此起始投料时CH3OH与NaClO3的物质的量之比为10:61=1:6.1.（4） ①因为ClO2的沸点低，容易挥发，所以B部分还应补充的装置是冷凝装置。可以用冰水进行降温。②C为尾气吸收装置，由于ClO2能与碱发生反应，所以通常用NaOH溶液来吸收。反应的方程式为：2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O。
考点：考查饮用水的不同消毒剂的消毒效率的比较、ClO2的制法、性质及涉及的化学反应原理。主要包括氧化还原反应的化学方程式、离子方程式的配平、书写、实验装置的选择、应用和有关计算的知识。

练习册系列答案
相关题目

(1)(4分)写出下列物质在水溶液中的电离方程式：
HNO3                                                      Ba(OH)2                                              
NaHCO3                                                  NaHSO4                               
(2)(4分)在实验室制备氯气的过程中，多余的氯气通常是用氢氧化钠溶液进行吸收，请写出此反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。                      
该化学反应中，氧化剂是        ，还原剂是              。

常见的五种盐A、B、C、D、E，它们的阳离子可能是Na＋、NH4+、Cu2＋、Ba2＋、Al3＋、Ag＋、Fe3＋，阴离子可能是Cl－、NO3-、SO42-、CO32-，已知：
①五种盐均溶于水，水溶液均为无色。
②D的焰色反应呈黄色。
③A的溶液呈中性，B、C、E的溶液呈酸性，D的溶液呈碱性。
④若在这五种盐的溶液中分别加入Ba(NO3)2溶液，只有A、C的溶液不产生沉淀。
⑤若在这五种盐的溶液中，分别加入氨水，E和C的溶液中生成沉淀，继续加氨水，C中沉淀消失。
⑥把A的溶液分别加入到B、C、E的溶液中，均能生成不溶于稀硝酸的沉淀。
请回答下列问题：
（1）五种盐中，一定没有的阳离子是____________；所含阴离子相同的两种盐的化学式是                       。
（2）D的化学式为_________，D溶液显碱性的原因是(用离子方程式表示)：
                                              。
（3）E和氨水反应的离子方程式是___________________________________  _____。
（4）设计实验检验B中所含的阳离子：                                          
                                                                       。

（10分）工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行，即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列个问题：
（1）煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入    （填设备名称）
（2）催化氧化阶段反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)；△H＜0，550 ℃时，SO2转化为SO3的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图所示。

理论上要提高SO2的转化率，反应的条件应是   温 、高压（填“高”、“低”、或“常” ），但通常情况下工业生产中采用常压的原因是             。
将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于5 Ｌ密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10 M Pa。该反应的平衡常数等于          。
（3）为循环利用催化剂，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91.7%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣。查阅资料知：VOSO4可溶于水，V2O5难溶于水，NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如下图。

则：反应①②③④中属于氧化还原反应的是            （填数字序号），反应③的离子方程式为      。该工艺中反应③的沉淀率（又称沉矾率）是回收钒的关键之一，沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图试建议控制氯化铵系数和温度：       、        。

某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取两份质量均为45.3 g的该结晶水合物，分别制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有气体逸出，该气体有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，加热后共计可收集到2.24 L该气体(标准状况)；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。
另一份逐滴加入Ba(OH)2溶液，开始现象类似，但最终仍有白色沉淀；过滤，用稀硝酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体46.6 g。
请回答以下问题：
（1）试通过计算确定该结晶水合物的化学式为          ；
（2）假设过程中向该溶液中加入的Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为2.0 mol·L-1。
①加入少量Ba(OH)2溶液，则反应的离子方程式为                                        ；
②加入一定量的Ba(OH)2溶液后，若所得沉淀的总物质的量最大，则反应的离子方程式为                                                  ；
③若加入75 mL的Ba(OH)2溶液，则得到的沉淀质量为     。

下列是氧化还原反应也是吸热反应的是(        )

A．灼热的炭与二氧化碳反应B．铁和稀硫酸的反应
C．氢氧化钡晶体的粉末和氯化铵晶体混合D．钢铁制品生锈的反应

铁溶于一定浓度的硝酸时，发生反应的离子方程式为：
aFe+bNO3-+cH+═dFe2++fFe3++gNO↑+hNO2↑+kH20，下列有关推断中，不正确的是（　　）

A．2d+3f=3g+h
B．c+b=2d+3f
C．HNO3的氧化性强于Fe3+
D．反应中每消耗5．6gFe，转移0．2mol～0．3mole-

已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：Ge4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ge3＋， Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋；由此可以确定Fe2＋、Ge3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是 

A．Sn2＋、Fe2＋、Ge3＋ B．Sn2＋、Ge3＋、Fe2＋
C．Ge3＋、Fe2＋、Sn2＋ D．Fe2＋、Sn2＋、Ge3＋

某反应的反应物与生成物有：K2Cr2O7、KCl、CrCl3、Cl2、HCl、H2O，已知反应过程中发生如下变化：K2Cr2O7→CrCl3，则下列说法不正确的是   

A．由此反应可知氧化性K2Cr2O7＞Cl2
B．氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:6
C．当转移0.2mol电子时，生成的还原产物的物质的量为0.1mol
D．发生氧化还原反应的氯元素与参加反应的氯元素的比为3:7

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