Question

12．氧化还原反应在生产生活中有着重要的应用．请按要求写出相应的方程式．
（1）将含SO₂的废气通入含Fe²⁺（催化剂）的溶液中，常温下可使SO₂转化为SO₂^4-，其总反应为2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄．上述总反应分两步进行，第一步反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，写出第二步反应的离子方程式：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄ ^2-+4H⁺．
（2）pH=3.6时，碳酸钙与硫酸铝反应可制备碱式硫酸铝[Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x]溶液．若溶液的pH偏高，则碱式硫酸铝产率降低且有气泡产生，用化学方程式表示其原因：3CaCO₃+Al₂（SO₄）₃+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CaSO₄↓+3CO₂↑．
（3）ClO₂是一种高效安全的杀菌消毒剂．氯化钠电解法生产ClO₂工艺原理示意图如下：

①写出氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式：Cl^-+3H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ClO₃^-+3H₂↑．
②写出ClO₂发生器中的化学方程式，并标出电子转移的方向及数目：．
③ClO₂能将电镀废水中的CN^-离子氧化成两种无毒气体，自身被还原成Cl^-．写出该反应的离子方程式2ClO₂+2CN^-=2CO₂↑+2Cl^-+N₂↑．

Answer 1

分析 （1）根据题中反应原理，第一步反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，第二步是铁离子将二氧化硫氧化成硫酸根离子，根据电荷守恒和元素守恒可书写反应的离子方程式；
（2）pH=3.6时，碳酸钙与硫酸铝反应可制备碱式硫酸铝[Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x]溶液，若溶液的pH偏高，溶液碱性增强，铝离子与碳酸根离子双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，根据元素守恒可书写反应的化学方程式；
（3）根据流程图可知道：食盐水在特定条件下电解得到氯酸钠（NaClO₃），NaClO₃和HCl反应，生成ClO₂，可以写出方程式，并用化合价升降法配平得到，ClO₂能将电镀废水中的CN^-离子氧化成两种无毒气体，应为二氧化碳和氮气，自身被还原成Cl^-，根据电荷守恒和元素守恒写出该反应的离子方程式；

解答 解：（1）根据题中反应原理，第一步反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，第二步是铁离子将二氧化硫氧化成硫酸根离子，反应的离子方程式为2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄ ^2-+4H⁺，
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄ ^2-+4H⁺；
（2）pH=3.6时，碳酸钙与硫酸铝反应可制备碱式硫酸铝[Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x]溶液，若溶液的pH偏高，溶液碱性增强，铝离子与碳酸根离子双水解生成氢氧化铝和二氧化碳，反应的化学方程式为3CaCO₃+Al₂（SO₄）₃+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CaSO₄↓+3CO₂↑，
故答案为：3CaCO₃+Al₂（SO₄）₃+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CaSO₄↓+3CO₂↑；
（3）根据流程图可知道：食盐水在特定条件下电解得到氯酸钠（NaClO₃），NaClO₃和HCl反应，生成ClO₂，可以写出方程式，并用化合价升降法配平得到，ClO₂能将电镀废水中的CN^-离子氧化成两种无毒气体，应为二氧化碳和氮气，自身被还原成Cl^-，根据电荷守恒和元素守恒写出该反应的离子方程式，
①电解食盐水得到氯酸钠（NaClO₃）和H₂，电解的离子反应方程式为：Cl^-+3H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ClO₃^-+3H₂↑，故答案为：Cl^-+3H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ClO₃^-+3H₂↑；
②ClO₂发生器中的反应为，化学方程式NaClO₃和盐酸发生歧化反应，生成NaCl、ClO₂、Cl₂、H₂O，用化学方程式表示并标出电子转移的方向及数目为，
故答案为：；
③ClO₂能将电镀废水中的CN^-离子氧化成两种无毒气体，应为二氧化碳和氮气，自身被还原成Cl^-，反应的离子方程式为 2ClO₂+2CN^-=2CO₂↑+2Cl^-+N₂↑，
故答案为：2ClO₂+2CN^-=2CO₂↑+2Cl^-+N₂↑．

点评 本题通过化学工艺流程，考查了氧化还原反应相关概念、配平及计算，电解原理，综合性强，题目难度中等，对于该类题目的处理，注意看清工艺流程的目的，分析工艺流程的过程，寻找与所学知识的结合点．