题目内容

8．亚氯酸钠（NaClO2）常用于水的消毒和砂糖、油脂的漂白与杀毒．以下是用过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图1：

已知：①NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O
②Ksp（FeS）=6.3×10-18；Ksp（CuS）=6.3×10-20；Ksp（PbS）=2.4×10-28
（1）吸收塔内发生反应的离子方程式为2OH-+2ClO2+H2O2═2ClO2-+O2↑+2H2O．
（2）从滤液中得到NaClO2•3H2O晶体的所需操作依次是edcf（填写序号）．
a．蒸馏  b．灼烧  c．过滤  d．冷却结晶  e．加热蒸发  f．洗涤干燥
（3）自来水厂也可用ClO2消毒杀菌，处理后的水中要求ClO2的浓度在0.1～0.8mg•L-1之间．碘量法可以检测水中ClO2的浓度，步骤如下：
Ⅰ．取一定体积的水样，加入一定量的碘化钾，再用氢氧化钠溶液调至中性，并加入淀粉溶液，溶液变蓝．
Ⅱ．加入一定量的Na2S2O3溶液进行滴定，发生2S2O32-+I2═S4O62-+2I-反应．
Ⅲ．加硫酸调节水样pH至1～3．操作时，不同pH环境中粒子种类如图2所示；请回答：
①操作Ⅱ滴定终点的现象是溶液蓝色刚好褪去，且保持30秒不变色．
②在操作Ⅱ过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式是ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O．
③若水样的体积为1.0L，在操作Ⅱ时消耗了1.0×10-3mol/LNa2S2O3溶液8ml，则水样中ClO2的浓度为0.54mg/L．
（4）印染工业常用亚氯酸钠（NaClO2）漂白织物，漂白织物时真正起作用的是HClO2．
下表是25℃时HClO2及几种常见弱酸的电离平衡常数：
弱酸HClO2HFHCNH2S
Ka/mol•L-11×10-26.3×10-44.9×10-10K1=9.1×10-8
K2=1.1×10-12
①常温下，物质的量浓度相等的NaClO2、NaF、NaCN、Na2S四种溶液的pH由大到小的顺序为pH（Na2S）＞pH（NaCN）＞pH（NaF）＞pH（NaClO2）（用化学式表示）；体积相等，物质的浓度相同的NaF、NaCN两溶液中所含阴阳离子总数的大小关系为：前者大（填“前者”“相等”或“后者大”）．
②Na2S是常用的沉淀剂，某工业污水中含有等浓度的Cu2+、Fe2+、Pb2+离子，滴加Na2S溶液后首先析出的沉淀是CuS；当最后一种离子沉淀完全时，此时体系中的S2-的浓度为6.3×10-13mol/L．

分析 （1）根据题目信息并运用氧化还原反应理论判断反应物、生成物．根据流程信息可知，吸收塔内生成NaClO2，一定有ClO2→NaClO2，Cl元素化合价降低，被还原，则H2O2必定被氧化，有氧气产生，据此配平书写方程式；
（2）从溶液中得到NaClO2•3H2O晶体，可以采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥的方法；
（3）①操作Ⅱ滴定终点时，碘与Na2S2O3完全反应，溶液蓝色褪去；
②由图示表明，pH至1～3时，ClO2-将I-氧化成II2，生成的I2与淀粉结合再次出现蓝色，根据化合价升降总数相等、原子守恒和电荷守恒来配平；
③根据关系S2O32-～I-～ClO2先计算出ClO2的物质的量，然后再计算出浓度；
（4）①、弱酸的电离平衡常数越大，酸性越强，反之酸性越弱，酸性越弱，对应钠盐中酸根离子水解程度越大，溶液的PH越大；
NaF、NaCN两溶液中钠离子浓度相同，由于阴离子都是-1价离子，1mol阴离子水解得到1mol氢氧根离子，阴离子的总浓度不变，两溶液中阴离子总浓度相同，故溶液碱性越强，氢离子浓度越小，含有阴阳离子总数的越小；
②物质组成类型相同，溶度积越小，溶解度越小，滴加硫化钠，相应阳离子最先沉淀；根据溶度积计算S2-的浓度；

解答 解：（1）根据流程信息可知，吸收塔内生成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，反应的离子方程式为：2OH-+2ClO2+H2O2═2ClO2-+O2↑+2H2O，
故答案为：2OH-+2ClO2+H2O2═2ClO2-+O2↑+2H2O；
（2）从溶液中得到NaClO2•3H2O晶体，可以采取蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥的方法，所以操作顺序为edcf，
故答案为：edcf；
（3）①操作Ⅱ滴定终点时，溶液蓝色刚好褪去，且保持30秒不变色，
故答案为：溶液蓝色刚好褪去，且保持30秒不变色；
②由图示表明，pH至1～3时，ClO2-将I-氧化成I，生成的I2，离子方程式为：ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O，
故答案为：ClO2-+4I-+4H+=Cl-+2I2+2H2O；
③反应的关系式为  S2O32-～I-～ClO2              
                  1      1     1
   1.0×10-3 mol/L×0.008L      1.0×10-5mol
m（ClO2）=n（ClO2）×M（ClO2）=8.0×10-6mol×67.5×103mg•mol-1=0.54mg
由于水样为 1L，所以 ClO2 的浓度为$\frac{0.54mg}{1L}$=0.54 mg•L-1
故答案为：0.54；
（4）①根据电离平衡常数可知酸性强弱顺序为：HClO2＞HF＞HCN＞HS-，酸性越弱，对应钠盐中酸根离子水解程度越大，溶液的PH越大，故物质的量浓度相等各溶液pH关系为：pH（Na2S）＞pH（NaCN）＞pH（NaF）＞pH（NaClO2），
NaF、NaCN两溶液中钠离子浓度相同，由于阴离子都是-1价离子，1mol阴离子水解得到1mol氢氧根离子，阴离子的总浓度不变，两溶液中阴离子总浓度相同，溶液为碱性，pH（NaCN）＞pH（NaF），故NaCN溶液碱氢离子浓度较小，含有阴阳离子总数较小，即NaF溶液中阴阳离子总数较大，
故答案为：pH（Na2S）＞pH（NaCN）＞pH（NaF）＞pH（NaClO2）；前者大；
②物质组成类型相同，溶度积越小，溶解度越小，滴加硫化钠，相应阳离子最先沉淀，故首先析出沉淀是CuS，
Fe2+最后沉淀，沉淀完全时该浓度为10-5mol•L-1，此时的S2-的浓度为$\frac{6.3×1{0}^{-18}}{1{0}^{-5}}$mol/L=6.3×10-13mol/L，
故答案为：CuS；6.3×10-13mol/L．

点评 本题以ClO2气体消毒剂为载体，考查学生阅读题目获取信息的能力、氧化还原反应计算、物质分离提纯、盐类水解、溶度积的有关计算与应用等，是在新情境下综合运用知识解决问题的能力的考查，难度中等．

练习册系列答案
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7．下列溶液一定呈中性的是（　　）
A．c（H+）=c（OH-）=10-6mol/L溶液
B．pH=7的溶液
C．60℃时，pH=12的氢氧化钠溶液和pH=2的硫酸溶液等体积混合后所得到的溶液
D．酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液
8．下列对于“物质的量”或“摩尔”的理解正确的是（　　）
A．物质的量是国际科学界建议采用的一种物理量
B．物质的量是摩尔的单位，符号为n
C．摩尔可以把物质的宏观数量与微观粒子的数量联系起来的物理量
D．国际上规定，0.012kg碳原子所含有的碳原子数目为1mol
5．下表是元素周期表短周期的一部分，表中数字分别代表一种元素．

（1）以上10种元素中，原子半径最大的是Na（填元素符号，下同）．
（2）比较②和③两元素，非金属性较强的是N，可以验证该结论的是C（填字母）
A．气态氢化物的挥发性和稳定性
B．含氧酸的酸性 
C．单质与氢气化合的难易程度
D．两单质在自然界的存在形式
（3）上述元素的单质中硬度最大的是金刚石．（填名称）
（4）“神舟”系列载人飞船内的一种化合物可以吸收航天员呼出的二氧化碳，同时能提供氧气，3.9g该化合物中所含的离子总数为9.03×1022，若在运送飞船的火箭推进器中分别盛有由①和④、③和①组成的两种液态化合物，其分子均为18电子微粒，当它们混合时即产生③的单质以及由①、④组成的另一种化合物，则该反应的化学方程式为2H2O2+N2H4=N2+4H2O．
3．减少SO2的排放、回收利用SO2已成为世界性的研究课题．我国研究人员设计的利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO2）吸收高温焙烧废渣产生的SO2来制备硫酸锰的生产流程如图1：

浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2+，还含有少量的Fe2+、Al3+、Ca2+、Pb2+等其他金属离子．有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH如表所示，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果如图2所示．
离子离子半径（pm）开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH
Fe2+747.69.7
Fe3+642.73.7
Al3+503.84.7
Mn2+808.39.8
Pb2+1218.08.8
Ca2+99
已知PbO2的氧化性大于MnO2的氧化性．请回答下列问题：
（1）废渣的主要成分是硫铁矿，1molFeS2高温焙烧转移11mol电子．
（2）在氧化后的浸出液中加入石灰浆，用于调节浸出液的pH，pH应调节至4.7～8.3．
（3）阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子．决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是BCD（填写序号）．
A．溶液的pH
B．金属离子的电荷
C．金属离子的半径
D．吸附时间
（4）操作a包括蒸发、浓缩、结晶等过程．
13．有一无色混合气体可能是由HCl、NO、NO2、CO2、NH3、H2中的一种或几种混合而成，将此气体通过盛有浓H2SO4时的洗气瓶时，气体体积减小．继续通过装有过氧化钠的干燥管，发现从出气口出来的气体显红棕色，再将该气体全部通入盛满水倒立于水槽中的试管内，发现最后试管里仍为一满试管液体，下列说法不正确的是（　　）
A．原气体中一定含有NH3、CO2、NOB．原气体中一定不含有HCl、H2、NO2
C．原气体中可能含有HCl、H2D．原气体中CO2和NO物质的量比为3：2
20．下表为元素周期表的一部分，请用化学用语回答下列有关问题：
元素
周期		ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA
二⑧①⑤②
三③④⑥⑦
四⑨⑩
（1）常温下呈液态的单质是Br2；元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应的元素是N；写出元素⑥对应的离子的电子式；①单质的电子式；写出⑧的原子结构示意图．
（2）表中最活泼的金属是K，非金属性最强的元素是F，最高价氧化物对应的水化物酸性最强的酸是HClO4，能形成两性氢氧化物的元素是Al．
（3）由③⑤两元素所形成的原子个数比为1：1的化合物中存在的化学键的种类有离子键、共价键；写出它与水反应的离子方程式2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑．
（4）④⑥⑦⑨元素对应的离子半径从大到小的顺序S2-＞Cl-＞K+＞Al3+．
（5）元素⑥和⑦对应的单质的氧化性较强的是Cl2，能证明这一结论的一个实验事实Cl2+H2S=S↓+2HCl．
17．下列分子中所有原子不可能同时存在于同一平面上的是（　　）
A．CH2=CH-CH=CH2B．C．ClCH=CHCHOD．CH≡C-COOH
18．（1）向FeCl2溶液中滴加氯水，（2）再滴加KSCN溶液，溶液变红．（3）加入铜粉，振荡，溶液红色消失．由此判断Fe3+、Cu2+、Cl2的氧化性顺序为：Cl2＞Fe3+＞Cu2+．所发生反应的相应的离子方程式为（1）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-（3）2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+．

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