Question

9．二氧化氯（ClO₂，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，答下列问題：
（1）工业上可用KC1O₃与Na₂SO₃在H₂SO₄存在下制得ClO₂，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为2：1；
（2）实验室用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO₂：

①电解时发生反应的化学方程式为NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑；
②设计实验来确定溶液X的成份，请补充完成实验步骤和现象

实验步骤	实验现象	实验结论
I：取一根铂丝在火焰上灼烧至无色，再蘸取少许溶液X在火焰上烧		溶液X中含有钠离子
II：取少许溶液X于一支试管中，滴加先滴加硝酸，再滴加硝酸银溶液（或滴加硝酸酸化的硝酸银溶液），		溶液X中含有氯离子

③除去ClO₂中的NH₃可选用的试剂是c（填标号）；
a．水b．碱石灰c．浓硫酸d．饱和食盐水
（3）O₂处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐．若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是d填标号）．
a．明矾  b．碘化钾  c．盐酸d．硫酸亚铁．

Answer 1

分析 （1）KClO₃在H₂SO₄存在下与Na₂SO₃反应，SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由电子、电荷守恒可知该离子反应为2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O；
（2）由生产流程可知氯化铵在盐酸溶液中进行电解，阴极生成氢气，阳极生成NCl₃，电解方程式为NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑，在NCl₃溶液中加入NaClO₂，可生成ClO₂、NH₃和X，X中含Cl^-、OH^-；
①由生产流程可知氯化铵在盐酸溶液中进行电解，阴极生成氢气，阳极生成NCl₃，电解方程式为NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑；
②I：检验溶液里含有Na⁺，可利用熖色反应，结合火焰颜色判断；
II：检验溶液里含有Cl^-，先用稀硝酸酸化，再滴加硝酸银，根据是否有AgCl白色沉淀生成判断；
③由信息可知，ClO₂易溶于水，所以不能利用水溶液吸收，氨气为碱性气体，利用性质差异分离提纯；
（3）亚氯酸盐具有氧化性，Fe²⁺将ClO₂^-还原成Cl^-，Fe²⁺ 被氧化为铁离子．

解答 解：（1）KClO₃在H₂SO₄存在下与Na₂SO₃反应制得ClO₂，可知SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由电子、电荷守恒可知该离子反应为2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O，氧化剂为KClO₃，还原剂为Na₂SO₃，由离子反应可知该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为2：1，故答案为：2：1；
（2）①由生产流程可知氯化铵在盐酸溶液中电解，阴极生成氢气，阳极生成NCl₃，电解方程式为NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑，
故答案为：NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NCl₃+3H₂↑；
②I：先将铂丝在酒精灯火焰上灼烧至无色，再蘸取少许溶液X在火焰上灼烧，观察火焰呈黄色，证明溶液X中含有Na⁺；
故答案为：在火焰上灼烧至无色；火焰呈黄色；
II：取少许溶液X于一支试管中，滴加硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液（或滴加硝酸酸化的硝酸银溶液），有白色沉淀生成，证明溶液X中含有Cl^-，
故答案为：先滴加硝酸，再滴加硝酸银溶液（或滴加硝酸酸化的硝酸银溶液）；产生白色沉淀；
③a．ClO₂易溶于水，不能利用水吸收氨，故a错误；
b．碱石灰不能吸收氨气，故b错误；
c．浓硫酸可以吸收氨气，且不影响ClO₂，故c正确；
d．ClO₂易溶于水，不能利用饱和食盐水吸收氨气，故d错误；
故答案为：c；
（3）若要除去超标的亚氯酸盐，ac均不能还原亚氯酸盐，b中KI具有还原性但氧化产物不适合饮用水使用，只有d中Fe²⁺将ClO₂^-还原成Cl^-，Fe²⁺ 被氧化为铁离子，且铁离子水解生成胶体可净化饮用水，则最适宜的是d，
故答案为：d．

点评 本题考查物质含量的测定，为高频考点，为2015年高考真题选编，把握物质的性质、制备流程、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验、计算能力的综合考查，综合性较强，题目难度中等．