Question

二氧化氯（ClO₂）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。
（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO₂方法。
①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质。其次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的________（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是___________【已知：Ksp(BaSO₄)= 1.1 ×10^-10 Ksp(BaCO₃)= 5.1 ×10^-9】

②该法工艺原理如右。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO₃）与盐酸反应生成ClO₂。
工艺中可以利用的单质有____________（填化学式），发生器中生成ClO₂的化学方程式为___________。
（2）纤维素还原法制ClO₂是一种新方法，其原理是：纤维素水解得到的最终产物D与NaClO₃反应生成ClO₂。完成反应的化学方程式：
□ （D） +24NaClO₃+12H₂SO₄=□ClO₂↑+□CO₂↑+18H₂O+□_________
（3）ClO₂和Cl₂均能将电镀废水中的CN^-氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl^-。处理含CN^-相同量得电镀废水，所需Cl₂的物质的量是ClO₂的_______倍

Answer 1

（1）①BaCl₂
BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，当溶液中存在大量CO₃^2－时，BaSO₄(s)会部分转化为BaCO₃(s)(或其它合理答案)
②H₂、Cl₂
2NaClO₃ + 4HCl  2ClO₂↑ + Cl₂↑ + 2NaCl + 2H₂O
（2）1C₆H₁₂O₆+ 24 NaClO₃ + 12H₂SO₄24 ClO₂↑ + 6 CO₂↑ + 18H₂O + 12 Na₂SO₄
（3）2.5

解析（1）①在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽；过量的离子在下一步中必须出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，过量的钡离子，加入Na₂CO₃除去。根据提供的Ksp数据，在后面加入碳酸钠时，发生BaSO₄(s)+ CO₃^2- (aq)= BaCO₃(s)+SO₄^2- (aq)。②电解饱和食盐水生成H₂、Cl₂和NaOH；故可以利用的单质为H₂、Cl₂，合成HCl。根据流程图可知加入物质为NaClO₃和HCl，生成ClO₂；可以写出方程式，并用化合价升降法配平得到。
（2）纤维素为多糖，水解最终产物为葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有还原性，可将NaClO₃还原得到ClO₂。Cl从+5到+4价，降低1价，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均价为0，到+4价，升高4价，然后配平得到。
（3）每摩尔Cl₂得到2mol电子，而没摩尔ClO₂得到5mol电子，故为2.5倍。
【考点定位】考查化学工艺流程，涉及氧化还原反应相关概念、配平及计算，化学实验基本方法（除杂）等相关知识。