题目内容

9．用二氧化氯（ClO2）、高铁酸钠（Na2FeO4）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ClO2＞Cl2＞Na2FeO4．（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（H2C2O4）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．       请回答下列问题：
①A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等，请写出该反应的化学方程式：2KClO3+H2C2O4=K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O．
A部分还应添加温水浴控制60℃的温度，B部分还应补充什么装置：冰水浴冷凝装置或盛有冰水的水槽；
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C（填“A、B或C”）
③C中的试剂为NaOH溶液，反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠（NaClO2），该反应的离子方程式为2ClO2+2OH-═ClO3-+ClO2-+H2O．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80.0g，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500mL容量瓶、烧杯．

分析 （1）以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，设质量均为m，消毒效率分别为$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1；
（2）①A中反应产物有K2CO3、ClO2、CO2，结合反应物与生成物书写反应方程式；根据B为ClO2的凝集装置结合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℃判断；
②C处为密封装置，过量气体不能排出；
③ClO2与NaOH反应反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠（NaClO2）；配制450mL 4mol/L的NaOH溶液，应选择500mL容量瓶，结合m=cVM计算．

解答 解：（1）以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，设质量均为m，消毒效率分别为$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1，所以由大到小的顺序为ClO2＞Cl2＞Na2FeO4，故答案为：ClO2；Cl2；Na2FeO4；
（2）①A中反应产物有K2CO3、ClO2、CO2，由反应物与生成物可知反应为2KClO3+H2C2O4=K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O，因为B为ClO2的凝集装置，又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℃，所以B部分还应补充装置为冰水浴冷凝装置或盛有冰水的水槽，
故答案为：2KClO3+H2C2O4=K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O；冰水浴冷凝装置或盛有冰水的水槽；
②C处为密封装置，过量气体不能排出，可导致仪器炸裂，则C不合理，故答案为：C；
③C为尾气吸收装置，可选择NaOH溶液来吸收尾气，发生氧化还原反应为2ClO2+2NaOH═NaClO2+NaClO3+H2O，离子反应为2ClO2+2OH-=ClO2-+ClO3-+H2O，配制450mL 4mol/L的NaOH溶液，还需要500mL容量瓶、烧杯，需要NaOH的质量为0.5L×4mol/L×40g/mol=80.0g，
故答案为：2ClO2+2OH-=ClO2-+ClO3-+H2O；80.0；500mL容量瓶、烧杯．

点评 本题以氯及其化合物的性质考查氧化还原反应及物质的制备实验，把握习题中的信息及知识迁移应用为解答的关键，侧重学生综合应用能力及信息抽取和分析能力的考查，题目难度中等．

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