题目内容

10．氯气及许多含氯化合物均具有强氧化性．
（l）亚氯酸钠有多种生产方法，如图是其生产流程之一[图中的离子隔膜分别为只允许阴（阳）离子通过的阴（阳）离子隔膜]．

①I中反应的离子方程式为SO32-+2ClO3-+H+=2ClO2+SO42-+H2O，Ⅱ中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1．
②n是阳（填“阳”或“阴”）离子交换膜，电解池左侧内发生的电极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑（或2H2O-4e-=4H++O2↑）．
（2）已知常温下碳酸的电离常数为K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11，次氯酸的电离常数为K=3.0×10-8．
①向氯水中加入（或通入）适量的b后可使溶液中c（HClO）增大．
a．Na2CO3固体    b．NaHCO3 固体     c．SO2气体      d．NaOH固体
②pH相同的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液、NaClO溶液中，溶质的物质的量浓度由大到小的顺序为c（NaHCO3）＞C（NaClO）＞c（Na2CO3）．
（3）ClO2是一种新型的水消毒剂．在酸性条件下，ClO2能使KI一淀粉溶液变蓝色，该反应的离子方程式为2ClO2+10I-+8H+=4H2O+5I2+2Cl-．某自来水厂原来处理10000t的水需要使用2.24aLC12（标准状况），改用ClO2后，处理同品质等量的水并达到相同的处理效果时，所需ClO2的质量为2.7ag．

分析 （l）根据工艺流程图I中氯酸钠、亚硫酸钠和稀硫酸反应生成二氧化氯和硫酸钠：SO32-+2ClO3-+H+=2ClO2+SO42-+H2O，Ⅱ中发生二氧化氯与双氧水在碱性条件下反应生成NaClO2和氧气，2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2+2H2O，用有离子隔膜的电解槽电解Na2SO4溶液，可知气体a为O2，该极为阳极，OH-放电．
①氯酸根离子具有强氧化性，亚硫酸根离子具有还原性，两者反应生成硫酸根离子和二氧化氯气体，根据得失电子守恒和电荷守恒书写，氧化还原反应中得到电子的反应物为氧化剂，失去电子的反应物为还原剂，据此求算Ⅱ中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比；
②I中氯酸钠、亚硫酸钠和稀硫酸反应生成二氧化氯和硫酸钠，Ⅱ中发生二氧化氯与双氧水在碱性条件下反应生成NaClO2和氧气，气体a为O2，该极为阳极，电解池左侧内氢氧根离子放电生成氧气；
（2）①电离常数越大，电离程度越大，根据碳酸的电离常数以及次氯酸的电离常数比较可知，碳酸的二级电离常数小于次氯酸的电离常数，碳酸的二级电离小于次氯酸的酸性，二氧化硫和氯水反应生成硫酸和盐酸；氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，据此分析使溶液中c（HClO）增大的物质；
②电解质溶液：Na2CO3 溶液中碳酸根离子水解显碱性，NaHCO3 溶液中碳酸氢根离子水解显碱性，NaClO溶液中醋酸根离子水解显碱性，依据电离常数判断阴离子水解程度分析；
（3）二氧化氯具有氧化性，碘离子具有还原性，两者发生氧化还原，生成碘单质和氯离子，根据得失电子守恒书写离子方程式，ClO2和Cl2一样，在消毒时氯元素最终都变为Cl-，根据同质量结合化合价的变化计算．

解答 解：（1）①氯酸根离子具有强氧化性，亚硫酸根离子具有还原性，根据图示可知产物有ClO2，两者发生氧化还原反应化合价变化为：S（+4→+6），ClO3-（+5→+4），最小公倍数为2，根据得失电子守恒和电荷守恒离子方程式为：SO32-+2ClO3-+H+=2ClO2+SO42-+H2O，Ⅱ中反应的方程式为H2O2+2ClO2+2NaOH=2NaClO2+2H2O+O2，反应中Cl元素的化合价降低，则ClO2为氧化剂，H2O2为还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为n（ClO2）：n（H2O2）=2：1，
故答案为：SO32-+2ClO3-+H+=2ClO2+SO42-+H2O；2：1；
②Ⅱ中发生二氧化氯与双氧水在碱性条件下反应生成NaClO2和氧气，2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2+2H2O，用有离子隔膜的电解槽电解Na2SO4溶液，可知气体a为O2，该极为阳极，OH-放电4OH--4e-=2H2O+O2↑（或2H2O-4e-=4H++O2↑），
故答案为：阳；4OH--4e-=2H2O+O2↑（或2H2O-4e-=4H++O2↑）；
（2）①常温下碳酸的电离常数为K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11，次氯酸的电离常数为K=3.0×10-8．碳酸的二级电离常数小于次氯酸的电离常数，碳酸氢根的酸性小于次氯酸的酸性，氯水中：Cl2+H2O?HCl+HClO．
a．碳酸的一级电离大于次氯酸，Na2CO3固体能与盐酸、次氯酸能反应，故a错误；
b．碳酸氢根的酸性小于次氯酸的酸性，NaHCO3 固体与盐酸反应，但不与次氯酸反应，故b正确；
c．SO2气体和氯水反应：SO2+Cl2+2H2O═2HCl+H2SO4，不能使c（HClO）增大，故c错误；
d．氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，不能使c（HClO）增大，故d错误；
故答案为：b；
 ②碳酸的电离常数为K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11，次氯酸的电离常数为K=3.0×10-8．酸性：H2CO3＞HClO＞HCO3-＞CO32-，所以碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠，大于NaClO，次氯酸钠水解程度大于碳酸氢钠，所以pH相同时，其物质的量浓度由大到小的顺序是c（NaHCO3）＞C（NaClO）＞c（Na2CO3），
故答案为：c（NaHCO3）＞C（NaClO）＞c（Na2CO3）；
（3）二氧化氯具有氧化性，碘离子具有还原性，两者发生氧化还原，离子方程式为：2ClO2+10I-+8H+=4H2O+5I2+2Cl-，ClO2和Cl2一样，在消毒时氯元素最终都变为Cl-，2.24aLC12消耗氯气物质的量为0.1amol，转移0.2amol电子，处理同品质等量的水并达到相同的处理效果时，得失电子相等，消耗二氧化氯1mol，元素化合价由+4价变为-1价，转移5mol电子，转移0.2amol电子，需ClO2的质量$\frac{2}{5}$×0.1a×67.5g/mol=2.7a，
故答案为：2ClO2+10I-+8H+=4H2O+5I2+2Cl-；2.7a．

点评 本题考查氧化还原、电解、弱电解质电离、盐类水解等知识，题目难度中等，本题注意把握物质的性质，从质量守恒的角度以及氧化还原反应的特点判断生成物为解答该题的关键，也是易错点．

练习册系列答案
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7．实验室以蛇纹石酸浸出液（主要含Fe3+，还有一定量的Al3+、Mn2+、Ca2+、Mg2+等）为原料制备高纯氧化铁，流程如图1：

已知流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表：
氢氧化物 Fe3+ Fe2+ Al3+
开始沉淀的pH1.15.83.0
沉淀完全的pH3.28.85.0
（1）“还原”时，应选择C（填字母）．
A．Zn粉              B．NaClO溶液              C．Fe粉
（2）“滤渣”的主要成分除含有少量MnF2外，还含有CaF2、MgF2（填化学式）．
（3）“沉锰”时，已知：Ksp（MnS）=4.65×10-14．为确保沉锰完全[即溶液中c（Mn2+）＜1.0×10-6 mol•L-1]，应保持溶液中c（S2-）＞4.65×10-8mol•L-1mol•L-1．
（4）“除铝”时，控制溶液pH的范围为5.0～5.8．
（5）“氧化”时，常用酸性K2Cr2O7溶液检测是否残留未被氧化的金属离子，该反应的离子方程式为Cr2O72-+14H++6Fe2+═2Cr3++6Fe3++7H2O．
（6）“沉铁”时，反应温度为85℃条件下，反应时间和反应终点pH对铁的沉淀率的影响分别如图2所示，则最佳的工艺条件是反应时间30min、终点pH=3.5．
1．KMnO4常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂、漂白剂和水处理剂等．
（1）在K2MnO4溶液中通入CO2可制得KMnO4，副产物是黑色沉淀M．该反应中氧化
剂与还原剂的质量之比为1：2．由锂离子有机高聚物、锂及M构成原电池，
电池反应为Li+M=LiM（s），消耗8.7gM时转移0.1mol电子．则该电池正极的电极反应
为MnO2+e-+Li+=LiMnO2．
（2）电解K2MnO4溶液加以制备KMnO4．工业上，通常以软锰矿（主要成分是MnO2）与KOH的混合物在铁坩埚（熔融池）中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O．用镍片作阳极（镍不参与反应），铁片作阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4．上述过程用流程图表示如图：

则D的化学式为KOH；阳极的电极反应式为MnO42--e-=MnO4-．
（3）实验室用KMnO4制备O2和Cl2．取0.4mol KMnO4固体加热一段时间后，收集到a mol
O2，在反应后的残留固体中加入足量浓盐酸，加热又收集到b mol Cl2．设锰元素全部转化成Mn2+存在于溶液中，当a+b=0.8mol时，在标准状况下生成Cl2的体积为13.44L．
18．若把元素周期表原来的主副族及族号取消，从左到右共有18列，则下列说法中错误的是（　　）
A．第17列为卤族元素
B．第9列元素中没有非金属元素
C．只有第2列元素原子的最外层有2个电子
D．在整个18列元素中，第3列元素种类最多
5．下列有关“化学与生活”的叙述正确的是（　　）
A．Fe（OH）3胶体无色、透明，能产生丁达尔现象
B．六水氯化钙可用作食品干燥剂
C．雾霾是一种分散系，分散剂是空气，带活性炭口罩防雾霾的原理是吸附原理
D．用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装，该过程没有发生化学反应
15．下列关于有机化合物的叙述正确的是（　　）
A．糖类、油脂、蛋白质都是天然高分子化合物，一定条件下都能水解
B．甲苯（C7H8）和甘油（C3H8O3）混合物，当总质量一定时，随$\frac{n（C{{\;}_{7}H}_{8}）}{n（{C}_{3}{H}_{8}{O}_{3}）}$比值增大，完全燃烧耗氧量和生成水的量都增大
C．分子式为C5H10O2的有机物中能与NaOH溶液反应的有13种
D．某烃的结构简式可表示为     （碳原子数≤12），已知烃分子中有两种化学环境不同的氢原子，且数目之比为3：2，则该烃一定是苯的同系物
2．用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的是（　　）
A．
实验室用如图装置来制取NH3		B．
实验如图碳棒上有无色气泡产生
C．
实验如图定量测定H2O2的分解速率		D．
实验如图检验钾元素
19．化学与科学、技术、社会、环境密切相关．下到有关说法不正确的是（　　）
A．光导纤维的主要成分是SiO2，太阳能电池的主要成分是单质硅
B．墨水是一种胶体，不同墨水混用时可能使铭笔流水不畅或者堵塞
C．食品包装袋内常用硅胶、生石灰和还原铁粉，其作用相同
D．用铝制容器盛装浓硫酸的原因是其表面发生钝化反应
20．下列物质性质递变正确的是（　　）
A．热稳定性：HF、NH3、SiH4依次增大
B．原子半径：C、Al、K依次增大
C．酸碱性：NaOH、Al（OH）3、Mg（OH）2碱性减弱
D．非金属性：Cl、S、P依次增强

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