题目内容

2．二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，易溶于水．是目前国际上公认的新一代高效、广谱、安全的杀菌、保鲜剂，在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂．与Cl2相比ClO2不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物．
（1）在ClO2的制备方法中，比较实用的有数十种，下列方法是常见方法之一．
方法一：2NaClO3+4HCl═2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
方法二：2NaClO3+H2O2+H2SO4═2ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O
比较方法一和方法二，哪种方法更好？方法二，说明理由方法一的缺点主要是同时产生了大量的氯气，不仅产率低，而且产品难以分离，同时很有可能造成环境污染；或方法二的优点是安全性好，没有产生毒副产品．
实验室常用氯酸钠（NaClO3）、亚硫酸钠（Na2SO3）和硫酸共热制备二氧化氯化学反应方程式为：2NaClO3+Na2SO3+H2SO4═2ClO2↑+2Na2SO4+H2O．

（2）工业上用稍潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得．某学生用如图甲所示的装置模拟工业制取及收集ClO2，其中A为ClO2的发生装置，B为ClO2的凝集装置，C为尾气吸收装置．请问：A部分还应添加温度控制装置，请你说出一种温度控制方法，B部分还应补充什么装置水浴加热（冰水）冷凝，C中应装的试剂为NaOH溶液．
我国最近成功研制出制取ClO2的新方法，其反应的微观过程如图乙所示，该反应的化学方程式为2NaClO2+Cl2═2NaCl+2ClO2．
（3）二氧化氯做消毒剂时，被还原成Cl-，它的消毒效率是同质量常用消毒剂NaClO（84消毒液的主要成分）的2.76倍．消毒水时，ClO2还可将Fe2+、Mn2+转化成Fe（OH）3、MnO2难溶物除去，请写出二氧化氯与Mn2+反应的离子方程式2ClO2+5Mn2++6H2O=MnO2↓+2Cl-+12H+．

分析 （1）由给定的方法可知，方法二生成固体二氧化氯，没有毒副产品，从反应的安全性和环保两个角度来回答；用氯酸钠（NaClO3）、亚硫酸钠（Na2SO3）和硫酸共热制备二氧化氯，还生成硫酸钠和水；
（2）二氧化氯的沸点低，B为ClO2的凝集装置，B装置应降低温度；C为尾气吸收装置，可选择碱来吸收尾气，发生氧化还原反应；由微观过程可知，氯气与NaClO2反应；
（3）根据等质量的二氧化氯和次氯酸钠做氧化剂过程中转移的电子的量来计算消毒效率；ClO2氧化除去Mn2+，生成二氧化锰、氯离子和氢离子．

解答 解：（1）从环境、安全和产率角度考虑应选择方法一原因是方法一的缺点主要是同时产生了大量的氯气，不仅产率低，而且产品难以分离，同时很有可能造成环境污染，或方法二的优点是安全性好，没有产生毒副产品；用氯酸钠（NaClO3）、亚硫酸钠（Na2SO3）和硫酸共热制备二氧化氯，还生成硫酸钠和水，化学反应为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；
故答案为：方法二；方法一的缺点主要是同时产生了大量的氯气，不仅产率低，而且产品难以分离，同时很有可能造成环境污染；或方法二的优点是安全性好，没有产生毒副产品；2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O；
（2）二氧化氯的沸点低，B为ClO2的凝集装置，B装置应补充（冰水）冷凝装置，C为尾气吸收装置，可选择NaOH溶液来吸收尾气；由微观过程可知，氯气与NaClO2反应，由原子及电子守恒可知，反应为2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2；
故答案为：水浴加热（冰水）冷凝；NaOH溶液；2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2；
（3）二氧化氯做消毒剂时，被还原成Cl-，质量是m的二氧化氯转移电子是$\frac{5m}{67.5}$mol，次氯酸铵做消毒剂时，被还原成Cl-，质量是m的次氯酸钠转移电子是$\frac{2m}{74.5}$mol，所以二者的消毒效率之比是$\frac{5m}{67.5}$：$\frac{2m}{74.5}$=2.76；ClO2氧化除去Mn2+的离子方程式为2ClO2+5Mn2++6H2O=MnO2↓+2Cl-+12H+，
故答案为：2.76；2ClO2+5Mn2++6H2O=MnO2↓+2Cl-+12H+．

点评 本题考查物质的性质，为高频考点，把握习题中的信息及发生的氧化还原反应、制备实验装置的作用等为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大

练习册系列答案
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