题目内容
（2014届上海市十三校高三测试化学试卷）
二氧化氯泡腾片，有效成分（ClO2）是一种高效、安全的杀菌、消毒剂。
方法一：氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2气体的方法。该法工艺原理如图。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。
（1）工艺中可利用的单质有__________（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为_____________。
（2）此法的缺点主要是______________________________________。
方法二：最近，科学家又研究出了一种新的制备方法，纤维素还原法制ClO2，其原理是：纤维素水解得到的最终产物X与NaClO3反应生成ClO2。
（3）配平方程式： □ （X） +□NaClO3+□H2SO4→□ClO2↑+□CO2↑+□H2O+□______
若反应中产生4.48L（折算成标准状况下）气体，电子转移________ 个。
（4）ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN—氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl—。处理含CN—相同量的电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的_______倍。
方法三：实验室常用氯酸钠(NaClO3)和亚硫酸钠(Na2SO3)用硫酸酸化，加热制备二氧化氯，化学反应方程式为：2NaClO3+Na2SO3＋H2SO4
2ClO2↑+2Na2SO4＋H2O
（5）反应中的Na2SO3溶液中存在如下平衡：H2O
H++OH-和 ________________（用离子方程式表示）.
常温下，0.1mol/L该溶液中离子浓度由大到小排列__________________（用离子符号表示）
（6）常温下，已知NaHSO3溶液呈酸性，在Na2SO3溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶质的主要成分有________________。（用化学式表示）
二氧化氯泡腾片，有效成分（ClO2）是一种高效、安全的杀菌、消毒剂。
方法一：氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2气体的方法。该法工艺原理如图。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。
（1）工艺中可利用的单质有__________（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为_____________。
（2）此法的缺点主要是______________________________________。
方法二：最近，科学家又研究出了一种新的制备方法，纤维素还原法制ClO2，其原理是：纤维素水解得到的最终产物X与NaClO3反应生成ClO2。
（3）配平方程式： □ （X） +□NaClO3+□H2SO4→□ClO2↑+□CO2↑+□H2O+□______
若反应中产生4.48L（折算成标准状况下）气体，电子转移________ 个。
（4）ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN—氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl—。处理含CN—相同量的电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的_______倍。
方法三：实验室常用氯酸钠(NaClO3)和亚硫酸钠(Na2SO3)用硫酸酸化，加热制备二氧化氯，化学反应方程式为：2NaClO3+Na2SO3＋H2SO4
2ClO2↑+2Na2SO4＋H2O（5）反应中的Na2SO3溶液中存在如下平衡：H2O
H++OH-和 ________________（用离子方程式表示）.常温下，0.1mol/L该溶液中离子浓度由大到小排列__________________（用离子符号表示）
（6）常温下，已知NaHSO3溶液呈酸性，在Na2SO3溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶质的主要成分有________________。（用化学式表示）
（1）H2、Cl2 2NaClO3+ 4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+ 2NaCl + 2H2O
（2）同时产生了大量的氯气，不仅产率低，而且产品难以分离，同时很有可能造成环境污染；能耗较大等
（3）1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4→24ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4， 0.16NA，
（4）2.5
（5）SO32- +H2O
OH-+HSO3-， HSO3- +H2OOH-+H2SO3；Na+ SO32- OH- HSO3- H +（6）NaHSO3、Na2SO3、 NaCl、或（NaHSO3、Na2SO3、 NaCl、SO2、H2SO3）
（1）有工艺流程图可以看出：在该工艺中可利用的单质有H2、Cl2 。根据流程图、质量守恒定律及电子守恒规律可得出在发生器中生成ClO2的化学方程式为: 2NaClO3+ 4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+ 2NaCl + 2H2O
（2）由 制备原理和流程图可知此法的缺点主要是会产生大量的Cl2，消耗大量的电能，产物ClO2和Cl2不仅不容易分离，而且物质利用率低，很容易造成大气污染。
（3）纤维素水解得到的最终产物X是葡萄糖C6H12O6。它与NaClO3在酸性条件下发生反应，根据质量守恒定律和电子守恒的知识可得方程式为1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO 4→24ClO2↑+6CO2↑ +18H2O+ 12Na2SO4，由方程式可以看出每产生30mol的气体，转移电子24NA。现在产生气体颚物质的量为4.48L ÷22.4L/mol=0.2mol。所以转移电子的物质的量为24NA÷30×0.2="0.16" NA
（4）处理含CN—相同量的电镀废水，即转移电子的物质的量相同。假设转移电子2mol，则需要Cl2的物质的量是1mol；需要ClO2的物质的量为2÷=0.4mol。所以n(Cl2): n(ClO2)=1:0.4=2.5。
（5）反应中的Na2SO3溶液中存在如下平衡：H2O
H++OH-和SO32-的水解平衡的两种方程式。由于SO32-是二元弱酸的酸根离子，因此存在两步水解平衡SO32- +H2O OH-+HSO3-， HSO3- +H2O OH-+H2SO3。Na2SO3=2Na++ SO32-；c(Na+)>c(SO32-).SO32-水解产生OH-和HSO3-，HSO3-进一步水解还要消耗HSO3-，同时产生OH-，因此c(OH-)>c(HSO3-).在溶液中还存在水的电量平衡，所以c(HSO3-)>c(H+).在溶液中盐水解的程度是很微弱的，所以c(SO32-)> c(OH-)。因此在该溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(SO32-)> c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)。（6）在Na2SO3溶液中滴加稀盐酸若恰好发生反应：Na2SO3+HCl=NaCl+NaHSO3。则由于NaHSO3溶液呈酸性。所以至中性时，n(HCl)<n(Na2SO3).产生溶液中含有的溶质有未反应的Na2SO3及反应生成的NaCl、NaHSO3。溶质有Na2SO3、NaCl、NaHSO3。也可能滴加HCl局部过量会产生SO2、H2SO3溶解在该溶液中还含有SO2和H2SO3。
练习册系列答案
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