Question

12．二氧化氯（ClO₂）是一種在水處理等方面有廣泛應用的高效安全消毒劑，而且與Cl₂相比不會產生對人體有潛在危害的有機氯代物．制備ClO₂有下列兩種方法：
方法一：2NaClO₃+4HCl═2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O
方法二：2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄═2ClO₂↑+O₂↑+Na₂SO₄+2H₂O
（1）方法一的離子方程式是2ClO₃^-+4H⁺+2Cl^-=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O．
（2）方法二中被還原的物質是NaClO₃，若反應中產生的ClO₂氣體在標準狀況下的體積為2.24L，則電子轉移數為0.1N_A．
（3）某溫度下，將Cl₂通入NaOH溶液中，反應得到NaCl、NaClO、NaClO₃的混合液，經測定ClO^-與ClO₃^-的濃度之比為1：1，則Cl₂與NaOH溶液反應時被還原的氯原子與被氧化的氯原子的物質的量之比為3：1．

Answer 1

分析 （1）反應中除氣體、水寫成化學式之外其它都是強電解質，寫成離子的形式；
（2）2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄=2ClO₂↑+O₂↑+2Na₂SO₄+2H₂O中，Cl元素的化合價降低，O元素的化合價升高，得電子化合價降低的反應物是氧化劑，失電子化合價升高的反應物是還原劑；
（3）Cl₂生成ClO^-與ClO₃^-是被氧化的過程，Cl₂生成NaCl是被還原的過程，氧化還原反應中氧化劑和還原劑之間得失電子數目相等，根據ClO^-與ClO₃^-的物質的量濃度之比可計算失去電子的總物質的量，進而可計算得到電子的總物質的量，可計算被還原的氯元素的物質的量，則可計算被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質的量之比．

解答 解：（1）方法一中的反應只有鈉離子和一半的氯離子實際不參加反應，則離子反應為2ClO₃^-+4H⁺+2Cl^-=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：2ClO₃^-+4H⁺+2Cl^-=2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O；
（2）2NaClO₃+H₂O₂+H₂SO₄=2ClO₂↑+O₂↑+2Na₂SO₄+2H₂O中，O元素的化合價升高，則H₂O₂為還原劑被氧化，Cl元素的化合價由+5價降低為+4價，轉移1個電子，NaClO₃為氧化劑，被還原，若反應中產生的ClO₂氣體在標準狀況下的體積為2.24L，物質的量為0.1mol，則有0.1mol電子轉移，
故答案為：NaClO₃； 0.1；
（3）Cl₂生成ClO^-與ClO₃^-是被氧化的過程，化合價分別由0價升高為+1價和+5價，
ClO^-與ClO₃^-的物質的量濃度之比為1：1，
則可設ClO^-為1mol，ClO₃^-為1mol，被氧化的Cl共為2mol，
失去電子的總物質的量為1mol×（1-0）+1mol×（5-0）=6mol，
氧化還原反應中氧化劑和還原劑之間得失電子數目相等，
Cl₂生成KCl是被還原的過程，化合價由0價降低為-1價，
則得到電子的物質的量也應為6mol，
則被還原的Cl的物質的量為6mol，
所以被還原的氯元素和被氧化的氯元素的物質的量之比為6mol：2mol=3：1，
故答案為：3：1．

點評 本題考查氧化還原反應的計算，題目難度不大，本題注意從氧化還原反應中氧化劑和還原劑之間得失電子數目相等的角度計算，注意守恒法的利用．