Question

4．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种重要的消毒剂，主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌．以下是制取亚氯酸钠的工艺流程：

已知：①ClO₂气体只能保持在浓度较低状态下以防止爆炸性分解，且需现合成现用．
②ClO₂气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在．
（1）在无隔膜电解槽中持续电解一段时间后，生成氢气和NaClO₃，请写出阳极的电极反应式Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O．
（2）反应生成ClO₂气体需要X酸酸化，X酸可以为B．
A．盐酸    B．稀硫酸    C．硝酸    D．H₂C₂O₄溶液
（3）吸收塔内的温度不能过高的原因为温度过高H₂O₂将分解．
（4）ClO₂被S^2-还原为ClO₂^-、Cl^-转化率与pH关系如图，写出pH≤2时ClO₂与S^2-反应的离子方程式：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O．

（5）ClO₂对污水中Fe²⁺、Mn²⁺、S^2-和CN^-等有明显的去除效果．某工厂污水中含CN^-amg/L，现用ClO₂将CN^-氯化，生成了两种无毒无害的气体，其离子方程式为2ClO₂+2CN^-=2Cl^-+2CO₂+N₂↑；处理100m³这种污水，至少需要ClO₂$\frac{100a}{26}$mol．

Answer 1

分析 无隔膜电解槽中持续电解饱和氯化钠溶液，2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，则电解生成的氯气和氢氧化钠反应生成氯酸钠溶液，通二氧化硫和X酸还原氯酸钠溶液生成二氧化氯，再用双氧水、氢氧化钠吸收反应生成亚氯酸钠，过滤的亚氯酸钠（NaClO₂）溶液通过蒸发结晶得到亚氯酸钠晶体．
（1）根据电解池中阳极失去电子结合产物书写，电解槽中持续电解一段时间后，生成氢气和NaClO₃，阳极上Cl失去电子；
（2）由于ClO₂气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在，所以只能在酸性环境中存在．由于在酸性条件下，氯酸钠容易和盐酸发生氧化还原反应，所以X应该是硫酸；
（3）H₂O₂不稳定，温度过高，H₂O₂容易分解；
（4）根据图象可知，pH≤2时ClO₂被还原为Cl^-，硫离子被氧化成硫单质；
（5）根据ClO₂将CN^-氧化，生成了两种无毒无害的气体即二氧化碳和氮气来书写方程式并计算．

解答 解：（1）电解池中阳极失去电子，所以溶液中的氯离子在阳极失去电子，因此反应的电极反应式是Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O，
故答案为：Cl^--6e^-+6OH^-=ClO₃^-+3H₂O；
（2）由于ClO₂气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在，所以只能在酸性环境中存在．由于在酸性条件下，氯酸钠容易和盐酸发生氧化还原反应，所以X应该是硫酸；
故答案为：B；
（3）H₂O₂不稳定，温度过高，H₂O₂容易分解，吸收塔的温度不能过高，其目的是防止H₂O₂分解，
故答案为：温度过高H₂O₂将分解；
（4）ClO₂具有氧化性，S^2-具有还原性，根据图象可知，pH≤2时ClO₂被还原为Cl^-，所以该反应的离子方程式是2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O；
故答案为：2ClO₂+5S^2-+8H⁺=2Cl^-+5S↓+4H₂O；
（5）ClO₂将CN^-氧化，生成了两种无毒无害的气体即二氧化碳和氮气，所以离子方程式为：2ClO₂+2CN^-=2Cl^-+2CO₂+N₂↑；根据方程式1molCN^-离子消耗1mol二氧化氯，所以处理100m³这种污水，至少需要ClO₂为$\frac{100×1{0}^{3}×a×1{0}^{-3}}{26}$mol=$\frac{100a}{26}$mol，
故答案为：2ClO₂+2CN^-=2Cl^-+2CO₂+N₂↑；$\frac{100a}{26}$．

点评 本题以学生比较陌生的亚氯酸钠制备为背景，以过氧化氢法制备亚氯酸钠为主线，考查学生阅读题目获取信息的能力、对浓度概念的理解、对氧化还原反应相关知识的运用、有关实验操作和简单实验设计能力考察以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力，题目难度中等．