Question

（1）已知氯氣跟水的反應是可逆反應，請用文字或化學用語解釋向氯水中加入NaHCO₃固體后，氯水的殺菌、漂白能力增強的原因：

 

．
（2）我國衛生部已明確提出：逐步用二氧化氯替代氯氣進行飲用水的消毒．
①ClO₂中的Cl元素的化合價為+4價，推測該分子的空間構型為

 

 型，該分子為

 

分子（填“極性”或“非極性”）．
②ClO₂不穩定，可與NaOH溶液、H₂O₂反應，轉化為比較穩定的亞氯酸鈉（NaClO₂）．該反應的化學方程式為

 

．
③用ClO₂處理過的自來水中會殘留ClO₂，可用FeCl₂將其還原為Cl^-，Fe²⁺轉化為Fe（OH）₃．現用V L（已換算為標準狀況）ClO₂處理一定量自來水，再加入a mol FeCl₂可將殘留的ClO₂恰好除去．則該自來水中殘留ClO₂的物質的質量為

 

g．

Answer 1

考點：氯氣的化學性質,氯、溴、碘及其化合物的綜合應用

專題：鹵族元素

分析：（1）氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，該反應為可逆反應，依據影響平衡移動的因素解答；
（2）①Cl原子以sp2雜化軌道形成σ鍵，分子為V形分子，結構對稱正負電荷重心重合的屬于非極性分子，結合不對稱正負電荷不重合的屬于極性分子；
②ClO₂與NaOH溶液、H₂O₂反應，轉化為比較穩定的亞鋁酸鈉（NaClO₂）過程中，Cl的化合價從+4價降為+3價，所以雙氧水是還原劑，產物中含有氧氣，氧元素的化合價從-1價降為-2價，依據得失電子守恒配平方程式；
③根據元素化合價變化結合電子守恒來計算．

解答： 解：（1）氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸：Cl₂+H₂O  HCl+HClO，該反應為可逆反應，加入NaHCO₃固體后，消耗氫離子，降低氫離子濃度，平衡向正向移動，HClO濃度增大，氯水的殺菌、漂白能力增強；
故答案為：氯氣與水反應生成HCl和HClO，加入NaHCO₃固體后，降低H⁺的濃度，平衡正向移 動，HClO濃度增大；
（2）①Cl原子以sp2雜化軌道形成σ鍵，分子為V形分子，正負電荷不重合，屬于極性分子，故答案為：V；極性；
②ClO₂與NaOH溶液、H₂O₂反應，轉化為比較穩定的亞鋁酸鈉（NaClO₂）過程中，Cl的化合價從+4價降為+3價，所以雙氧水是還原劑，產物中含有氧氣，氧元素的化合價從-1價降為-2價，依據得失電子守恒、原子個數守恒得方程式為：2ClO₂+2NaOH+H₂O₂=2NaClO₂+O₂↑+2H₂O；
故答案為：2ClO₂+2NaOH+H₂O₂=2NaClO₂+O₂↑+2H₂O；
③根據ClO₂能被FeCl₂還原為Cl^-，Cl元素化合價降低了5價，FeCl₂被氧化為FeCl₃，Fe元素化合價升高了1價，設：該自來水中殘留ClO₂的物質的量為x，
根據電子守恒，則a（3-2）=5x，解得x=0.2amol，ClO₂的質量m=nM=0.2amol×67.5g/mol=13.5ag；
故答案為：13.5a．

點評：本題考查了氯氣的性質，題目難度中等，熟悉氯氣與水、堿反應的性質、氧化還原反應方程式配平的方法是解題關鍵．