Question

【题目】二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效、安全的消毒剂。实验室以NH4Cl、盐酸和NaClO2(亚氯酸钠)为原料制备ClO2的流程如图所示。

请回答下列问题:

（1）ClO2中Cl的化合价是________________________。

（2）写出电解时发生反应的化学方程式：____________________________。

（3）NCl3与NaClO2(亚氯酸钠)反应的化学方程式NCl3+3H2O+6NaC1O2＝6ClO2↑+3NaCl+3NaOH+NH3↑，该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为______；若产生11.2L(标准状况)NH3，则转移电子的总数为___NA。

（4）二氧化氯进行水处理时，除了杀菌消毒外，还能除去水中的Fe3+和Mn2+，写出C1O2将Mn2+氧化为MnO2的离子方程式(C1O2反应后的产物为Cl-)：_________________。

Answer 1

【答案】 +4 NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3 1:6 3 5Mn2++2ClO2+6H2O==5MnO2↓+2Cl-+12H+

【解析】分析：由生产流程可知氯化铵在盐酸溶液中进行电解，阴极生成氢气，阳极生成NCl3，电解方程式为NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3，在NCl3溶液中加入NaClO2发生氧化还原反应，可生成混合气体ClO2和NH3，据此解答。

详解：（1）ClO2中氧元素-2价，化合物中化合价代数和为0，则氯元素为+4价；

（2）根据以上分析可知电解时发生反应的化学方程式NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3；

（3）NCl3与NaClO2（亚氯酸钠）反应的化学方程式为NCl3+3H2O+6NaC1O2＝6ClO2↑+3NaCl+3NaOH+NH3↑，该反应中NaClO2中氯元素由+3价升高到ClO2中的+4价，失1个电子，作还原剂，NCl3中的氮元素由+3价生成氨气中的-3价，得电子，作氧化剂，生成1mol氨气转移电子数为6mol，根据电子得失守恒可知该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:6。11.2L氨气的物质的量是0.5mol，转移电子0.5mol×6＝3mol，因此产生11.2L（标准状况）NH3，转移电子的总数为3NA；

（4）ClO2氧化除去Mn2+生成MnO2，ClO2反应后的产物为Cl-，因此该反应的离子方程式为5Mn2++2ClO2+6H2O＝5MnO2↓+2Cl-+12H+。