Question

14．NaClO₂是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

回答下列问题：
（1）NaClO₂中Cl的化合价为+3价．
（2）写出“反应”步骤中生成ClO₂的化学方程式2NaClO₃+SO₂+H₂SO₄=2NaHSO₄+2ClO₂．
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg²⁺和Ca²⁺，要加入的试剂分别为NaOH溶液、Na₂CO₃溶液．“电解”中阴极反应的主要产物是ClO₂^-（或NaClO₂）．
（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO₂．此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1，该反应中氧化产物是O₂．
（5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl₂的氧化能力．NaClO₂的有效氯含量为1.57．（计算结果保留两位小数）

Answer 1

分析 （1）在NaClO₂中Na为+1价，O为-2价，根据正负化合价的代数和为0计算得到；
（2）NaClO₃和SO₂在H₂SO₄酸化条件下生成ClO₂，其中NaClO₂是氧化剂，还原产物为NaCl，回收产物为NaHSO₄，说明生成硫酸氢钠，且产生ClO₂，根据电子守恒和原子守恒配平书写化学方程式；
（3）食盐溶液中混有Mg²⁺ 和Ca²⁺，可以利用过量NaOH溶液除去Mg²⁺，利用过量Na₂CO₃溶液除去Ca²⁺，ClO₂氧化能力强，根据结晶干燥后的产物可知ClO₂的还原产物为NaClO₂；
（4）依据图示可知，利用含过氧化氢的氢氧化钠溶液吸收ClO₂，产物为ClO₂^-，则此反应中ClO₂为氧化剂，还原产物为ClO₂^-，化合价从+4价降为+3价，H₂O₂为还原剂，氧化产物为O₂，每摩尔H₂O₂得到2mol电子，依据电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比；
（5）每克NaClO₂的物质的量$\frac{1g}{90.5g/mol}$=$\frac{1}{90.5}$mol，依据电子转移数目相等，可知氯气的物质的量为$\frac{1}{90.5}$mol×4×$\frac{1}{2}$=$\frac{2}{90.5}$mol，计算得到氯气的质量．

解答 解：（1）在NaClO₂中Na为+1价，O为-2价，根据正负化合价的代数和为0，可得Cl的化合价为+3价，
故答案为：+3；
（2）NaClO₃和SO₂在H₂SO₄酸化条件下生成ClO₂，其中NaClO₂是氧化剂，还原产物为NaCl，回收产物为NaHSO₄，说明生成硫酸氢钠，且产生ClO₂，根据电子守恒可知，此反应的化学方程式为：2NaClO₃+SO₂+H₂SO₄=2NaHSO₄+2ClO₂，
故答案为：2NaClO₃+SO₂+H₂SO₄=2NaHSO₄+2ClO₂；
（3）食盐溶液中混有Mg²⁺ 和Ca²⁺，可以利用过量NaOH溶液除去Mg²⁺，利用过量Na₂CO₃溶液除去Ca²⁺，ClO₂氧化能力强，根据结晶干燥后的产物可知ClO₂的还原产物为NaClO₂，因此电解装置中阴极ClO₂得电子生成ClO₂^-，阳极Cl^-失电子生成Cl₂．
故答案为：NaOH溶液；Na₂CO₃溶液；ClO₂^-（或NaClO₂）；
（4）依据图示可知，利用含过氧化氢的氢氧化钠溶液吸收ClO₂，产物为ClO₂^-，则此反应中ClO₂为氧化剂，还原产物为ClO₂^-，化合价从+4价降为+3价，H₂O₂为还原剂，氧化产物为O₂，每摩尔H₂O₂得到2mol电子，依据电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：1，
故答案为：2：1；O₂；
（5）1gNaClO₂的物质的量$\frac{1g}{90.5g/mol}$=$\frac{1}{90.5}$mol，依据电子转移数目相等，NaClO₂～Cl^-～4e^-，Cl₂～2Cl^-～2e^-，可知氯气的物质的量为$\frac{1}{90.5}$mol×4×$\frac{1}{2}$=$\frac{2}{90.5}$mol，则氯气的质量为$\frac{2}{90.5}$mol×71g/mol=1.57g，
故答案为：1.57g．

点评 本题考查了物质制备的实验方法分析、氧化还原反应概念分析和电子转移的计算、注意物质性质的理解应用，题目难度中等．