Question

【题目】ClO2是一种黄绿色或橙黄色的气体，极易溶于水，可用于水的消毒杀菌、水体中Mn2+等重金属清除及烟气的脱硫脱硝。回答下列问题：

(1)将过硫酸钠(Na2S2O8)溶液加入亚氯酸钠(NaClO2)中可制备ClO2，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_____。

(2)将ClO2通入MnSO4溶液，溶液中可检测到Cl-同时有黑色沉淀生成。该反应的离子方程式为__________。

(3)为研究ClO2脱硝的适宜条件，在1L200 mgL-1 ClO2溶液中加NaOH溶液调节pH，通入NO气体并测定NO的去除率，脱硝后N元素以NO3－形式存在，其关系如下图所示：

①实验中使用的ClO2溶液的物质的量浓度为______(保留三位有效数字）；要使NO的去除率更高，应控制的条件是_________。

②当溶液pH＞7时，NO的去除率增大的原因是ClO2与NaOH溶液反应可生成更强的吸收剂NaClO2，写出碱性条件下NaClO2脱除NO反应的离子方程式：_________。

Answer 1

【答案】1：2 2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl- 2.96×10-3 molL-1 控制溶液呈强酸性或强碱性 4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O

【解析】

(1)NaClO2中正负化合价代数和为0，该反应中过硫酸钠(Na2S2O8)中S元素的化合价由+7价降低为+6价，过硫酸钠为氧化剂，亚氯酸钠(NaClO2)中Cl的化合价由+3价升高为+4价，亚氯酸钠为还原剂，结合得失电子守恒计算；

(2)将ClO2通入MnSO4溶液中可检测到Cl-同时有黑色MnO2沉淀生成，Cl元素的化合价降低、Mn元素的化合价升高；

(3)①根据n＝m/M、c＝n/V以及图象分析解答；

②当溶液pH＞7时，NO的去除率增大的原因是ClO2与NaOH溶液反应可生成更强的吸收剂NaClO2，N元素的化合价升高、Cl元素的化合价降低。

(1)将过硫酸钠(Na2S2O8)溶液加入亚氯酸钠(NaClO2)中可制备ClO2，NaClO2中Cl元素的化合价为+3价，该反应中过硫酸钠(Na2S2O8)中S元素的化合价由+7价降低为+6价，过硫酸钠为氧化剂，亚氯酸钠(NaClO2)中Cl的化合价由+3价升高为+4价，亚氯酸钠为还原剂，根据得失电子守恒，过硫酸钠与亚氯酸钠的物质的量之比为1：2；

(2)将ClO2通入MnSO4溶液中可检测到Cl-同时有黑色MnO2沉淀生成，反应的离子方程式为2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-；

(3)①200 mg ClO2的物质的量n(ClO2)=0.2g÷67.5g/mol=0.00296mol，溶液体积为1L，因此ClO2溶液的物质的量浓度为2.96×10-3molL-1，根据图象，要使NO的去除率更高，应该控制溶液呈强酸性或强碱性；

②当溶液pH＞7时，NO的去除率增大的原因是ClO2与NaOH溶液反应可生成更强的吸收剂NaC1O2，在碱性条件下NaClO2脱除NO反应的离子方程式为4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O。