Question

亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业．它在碱性环境中稳定存在．工业设计生产NaClO₂的主要流程如下．

（1）在无隔膜电解槽中持续电解发生反应的氧化剂为

 

（填化学式）．
（2）Ⅲ中产生气体a的电极反应式为

 

．
（3）Ⅱ中产生气体a的电极反应式为

 

．
（4）①在碱性溶液中NaClO₂比较稳定，所以Ⅱ中应维持NaOH稍过量，判断NaOH是否过量的简单的实验方法是

 

．
②工业上Ⅱ中制备NaClO₂为防止被还原成NaCl，所用还原剂的还原性应适中．除H₂O₂外，还可以选择的还原剂是

 

（填序号）
A．Na₂O₂    B．Na₂S   C．FeCl₂  D．PbO（悬浊液）
（5）ClO₂是一种高效水处理剂，ClO₂将对污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN-等有明显的去除效果．某工厂污水中含CN^-amg/L，现用ClO₂将CN^-氧化，生成了两种无毒无害的气体，其离子反应方程式为

 

；处理100m³这种污水，至少需要ClO₂

 

mol．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）电解氯化钠溶液，在阴极上是水中的氢离子得电子的还原反应；
（2）III中电解质是Na₂SO₄，电解Na₂SO₄溶液时，阳极上生成O₂⁺，阴极产生H₂；
（3）电解池中，阳极上发生氧化反应，根据产物来确定发生的反应；
（4）①NaOH过量则溶液呈碱性，但考虑到该溶液有强氧化性，选择指示剂或pH试纸检验会遇到氧化褪色问题，故工业生产中主要是用pH计连续测定溶液pH；
②还原性要适中．还原性太强，会将ClO₂还原为更低价态产物，影响NaClO₂生产；方便后续分离提纯，加入试剂不能干扰后续生产，Na₂O₂溶于水相当于H₂O₂．
（5）ClO₂将CN^-氧化，只生成两种气体，应生成氮气与二氧化碳，同时生成氯离子；根据方程式计算需要ClO₂的物质的量．

解答： 解：（1）电解氯化钠溶液，在阴极上是水中的氢离子得电子的还原反应，所以水是氧化剂，故答案为：H₂O；
（2）III中电解质是Na₂SO₄，电解Na₂SO₄溶液时，阳极上电极反应式为2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺、阴极电极反应式为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，左边流出硫酸，所以A气体是氧气，B气体是氢气、生成氧气的电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（3））Ⅱ中反应根据流程信息可知，生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合价降低，被还原；则H₂O₂必定被氧化，有氧气产生，反应中ClO₂是氧化剂，发生还原反应，H₂O₂是还原剂，发生氧化反应，若电解原理来实现转化．则阳极上生成氧气的反应为：2OH^-+H₂O₂-2e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案为：2OH^-+H₂O₂-2e^-=2H₂O+O₂↑；
（4）①NaOH过量则溶液呈碱性，但考虑到该溶液有强氧化性，选择指示剂或pH试纸检验会遇到氧化褪色问题，故生产中主要是用pH计连续测定溶液pH．
故答案为：连续测定吸收塔内溶液的pH．
②还原性要适中．还原性太强，会将ClO₂还原为更低价态产物，影响NaClO₂生产；方便后续分离提纯，加入试剂不能干扰后续生产，Na₂O₂溶于水相当于H₂O₂，不会影响后续生产，但是Na₂S、FeCl₂还原性较强，生成物与NaClO₂分离比较困难，PbO（悬浊液）
氧化性较差，不合适，
故选：A．
（5）ClO₂将CN^-氧化，只生成两种气体，应生成氮气与二氧化碳，同时生成氯离子，反应离子方程式为：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-，
100m³废水中CN^-质量=100m³×ag/m³=100ag，CN^-的物质的量为

100ag

26g/mol

=

50a

13

mol，由方程式可知，至少需要ClO₂的物质的量=

50a

13

mol，
故答案为：2ClO₂+2CN^-=N₂↑+2CO₂↑+2Cl^-；

50a

13

mol．

点评：本题以学生比较陌生的亚氯酸钠制备为背景，以过氧化氢法制备亚氯酸钠为主线，考察学生阅读题目获取信息的能力、对浓度概念的理解、对氧化还原反应相关知识的运用、有关实验操作和简单实验设计能力考察以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力，题目有一定的难度．