题目内容

14．二氧化氯（ClO2）是国际公认高效、安全的杀菌、保鲜剂，是氯制剂的理想替代品．工业上制备ClO2的方法很多，NaClO3 和NaClO2是制取ClO2的常见原料．
完成下列填空：
（1）以下反应是制备ClO2的一种方法：H2C2O4+2NaClO3+H2SO4→Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O
上述反应物中属于第三周期的元素的原子半径大小顺序是Na＞S＞Cl；其中原子半径最大元素的原子，其核外有4种不同能量的电子．
（2）ClO2的分子构型为“V”形，则ClO2是极性（选填“极性”、“非极性”）分子，其在水中的溶解度比氯气大（选填“大”、“小”、“一样”）．
（3）ClO2具有强氧化性，若ClO2和Cl2在消毒时自身均被还原为Cl-，ClO2的消毒能力是等质量Cl2的2.63倍（保留2位小数）．
（4）若以NaClO2为原料制取ClO2，需要加入具有氧化（填“氧化”、“还原”）性的物质．
（5）工业上将氯碱工业和制取NaClO3联合进行．研究发现，电解时，不同反应环境下的总反应分别为：
4NaCl+18H2O→4NaClO3+3O2↑+18H2↑（中性环境）
NaCl+3H2O→NaClO3+3H2↑（微酸性环境）
①电解时，氢气在阴极极产生．
②更有利于工业生产NaClO3的反应环境是微酸性环境，理由转移电子都生成氯酸钠，能量利用率高，水消耗少，不同时生成氢气和氧气，相对更安全．

分析 （1）反应物中属于第三周期的元素为Na、S、Cl，同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，原子半径最大元素为Na，结合电子排布式1s22s22p63s1解答；
（2）ClO2分子构型为“V”形，正负电荷重心不重叠，为极性分子，易溶于水；
（3）1molCl2可以获得2mol电子，1molClO2可以获得电子5mol电子；
（4）以NaClO2为原料制取ClO2，Cl元素化合价由+3价升高到+4价；
（5）①电解时，氢气由水还原生成；
②工业生产时，应注意安全问题．

解答 解：（1）反应物中属于第三周期的元素为Na、S、Cl，同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径大小顺序为Na＞S＞Cl，原子半径最大元素为Na，结合电子排布式1s22s22p63s1，同一轨道电子能量相同，则有四种能量不同的电子，
故答案为：Na＞S＞Cl；4；
（2）ClO2分子构型为“V”形，正负电荷重心不重叠，为极性分子，易溶于水，其在水中的溶解度比氯气大，故答案为：极性；大；
（3）设质量都是71g，氯气得到的电子数为$\frac{71g}{71g/mol}$×2×1=2mol，ClO2得到的电子数为$\frac{71g}{67.5g/mol}$×1×5=$\frac{71}{13.5}$mol，则ClO2消毒的效率是Cl2的倍数为$\frac{\frac{71}{13.5}}{2}$=$\frac{71}{27}$≈2.63，
故答案为：2.63；
（4）以NaClO2为原料制取ClO2，Cl元素化合价由+3价升高到+4价，应加入氧化剂，故答案为：氧化；
（5）①电解时，氢气由水还原生成，则应在阴极生成，故答案为：阴极；
②由电解方程式可知微酸性环境生成气体为氢气，而在中性环境中生成氧气和氢气，易导致爆炸的危险，且微酸性环境能量利用率高，水消耗少，
在故答案为：微酸性环境；转移电子都生成氯酸钠，能量利用率高，水消耗少，不同时生成氢气和氧气，相对更安全．

点评 本题考查较为综合，涉及多方面知识，以含氯化合物为载体考查物质的结构、性质以及制备，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，注意相关基础的积累，难度不大．

练习册系列答案
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