题目内容

【题目】二氧化氯(ClO2)是一种新型消毒剂,可用氯酸钠(NaClO3)为原料制备。

(1)隔膜电解法制备ClO2的装置示意图如下:

已知:ClO2在酸性溶液中比较稳定,在碱性溶液中不能稳定存在。

①产生O2的电极反应式:________。

②结合反应方程式,简述ClO2的产生过程:_________。

(2)过氧化氢还原法制备ClO2:研究发现Cl-对上述反应有影响,实验记录如下:

加入NaCl

的浓度/(g·L1)

ClO2的生成速率/(g·L-1·min-1)

相同时间

10 min

30 min

60 min

ClO2

产率/%

Cl2

的量

0

0.0035

0.0124

0.0159

97.12

极微量

1.00

0.0138

0.0162

0.0163

98.79

极微量

①NaCl的主要作用是_______。

②上述反应可能的过程如下:

反应i: + + +

反应ii: Cl2 + H2O2 = 2Cl- + O2↑ + 2H+

将反应i填写完整_________。

③进一步研究发现,未添加Cl-时,体系中首先会发生反应生成Cl-,反应为:ClO3- + 3H2O2 = Cl- + 3O2↑+3H2O(反应iii)。分析反应i、ii、iii的速率大小关系并简要说明理由:_________。

(3)国家规定,饮用水中ClO2的残留量不得高于0.8 mg·L-1,检测步骤如下:

Ⅰ.取1.0L的酸性水样,加入过量的碘化钾,再用氢氧化钠溶液调至中性,使ClO2转化为。加入淀粉溶液,溶液变蓝。

Ⅱ.用0.0010 mol/LNa2S2O3溶液滴定步骤I中产生的I2。已知:步骤II中发生反应的离子方程式是

①步骤I中发生的氧化还原反应的离子方程式是________。

②当步骤II中出现________(填现象)时,停止滴加Na2S2O3溶液,记录其体积为10.00 mL。

③上述水样中ClO2的残留浓度是______mg·L-1。

【答案】 阴极反应:,产生的在溶液中与发生反应:

。一部分逸出,一部分循环反应 催化剂 反应i较快,反应ii 与反应i 速率相当或更快,反应iii 较慢。因为ClO2产率很高并且Cl2的量极微量,并且不添加Cl- 时起始生成ClO2的速率很慢 溶液蓝色恰好消失,30 s 内不变为蓝色 0.675

【解析】

(1)①氧元素化合价升高产生O2,氧气在阳极生成;

②根据装置图,在阴极得电子生成,与溶液中ClO3-反应生成;

(2)①根据表格数据,可知加入NaCl,生成的速率明显增大;

②总反应-反应ii可得反应i;

③根据ClO2产率很高并且Cl2的量极微量,并且不添加Cl- 时起始生成ClO2的速率很慢分析反应i、ii、iii的速率大小;

(3)①步骤I中ClO2与碘离子反应生成和碘单质;

②当碘单质完全反应时,溶液蓝色消失;

③根据、,可知ClO2与的关系式,根据关系式计算ClO2残留浓度。

(1)①水中氧元素化合价升高产生O2,氧气在阳极生成,阳极反应式是;

②根据装置图,ClO2的产生过程是:阴极发生反应,产生的在溶液中与发生反应:。一部分逸出,一部分循环反应;

(2)根据表格数据,可知加入NaCl,生成的速率明显增大,所以NaCl的主要作用是作反应的催化剂;

②总反应的离子方程式是,总反应-反应ii可得

;

③根据ClO2产率很高并且Cl2的量极微量,并且不添加Cl- 时起始生成ClO2的速率很慢,所以反应i较快,反应ii 与反应i 速率相当或更快,反应iii 较慢;

(3)①步骤I中ClO2与碘离子反应生成和碘单质,反应的离子方程式是;

②当碘单质完全反应时,溶液蓝色消失,当步骤II中蓝色恰好消失,30 s 内不变为蓝色时,达到滴定终点,停止滴加Na2S2O3溶液。

③根据、,可知ClO2与的物质的量比是1:1;

设水样中ClO2的物质的量是nmol;

ClO2―――――

1 1

nmol 0.0010 mol/L×0.01L

解得n=1×10 -5mol;

ClO2的残留浓度是1×10 -5mol×67.5g/mol×103÷1L=0.675 mg·L-1。

练习册系列答案
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②______________________;

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a 滴加少量浓盐酸 b 微热溶液

c 加水稀释 d 加入少量醋酸钠晶体

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①滴定醋酸的曲线是___________(填“I”或“Ⅱ”)。

②滴定开始前,0.1 mol·L-1 NaOH、0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1醋酸三种溶液中由水电离出的c(H+)最大的是_______溶液。

③图I中,V=10时,溶液中的c(H+)_________c(OH-) (填“>”、“=”或“<”,下同),c(Na+)_________c(CH3COO-)。

(3)下表为某同学所测25℃时,甲、乙两种溶液的pH。

甲

乙

pH

11

11

溶液

氨水

氢氧化钠溶液

①甲溶液中的c(OH-) =___________mol/L。

②25℃时,等体积的甲、乙两溶液与等浓度的盐酸反应,消耗的盐酸体积:甲_____乙。

③甲、乙溶液均加水稀释10倍后,所得溶液的pH:甲_____乙。

(4)煤炭工业中经常会产生大量SO2,为防止污染环境,常采用吸收法进行处理。以下物质可用于吸收SO2的是____________。

A H2O2 B Na2CO3 C Na2SO3 D Ca(OH)2

(5)下表是几种常见弱酸的电离常数

化学式

CH3COOH

H2SO3

HClO

H2CO3

电离

常数

1.8×10-5

K1=1.23×10-2

K2=6.6×10-8

3.0×10-8

K1=4.4×10-7

K2=4.7×10-11

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以下反应对应的离子方程式正确的是___________。

A Na2CO3溶液吸收少量SO2:CO32-+SO2+H2O = SO32-+HCO3-

B 漂白液生效的原理:ClO-+CO2+H2O = HClO+HCO3-

C 次氯酸钠溶液吸收少量SO2:ClO-+SO2+H2O = HClO+SO32-

D 醋酸除水垢中的CaCO3:2CH3COOH+CaCO3 = Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑

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