Question

12．亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種強氧化性漂白劑，廣泛用于紡織、印染和食品工業．它在堿性環境中穩定存在．某同學查閱資料后設計生產NaClO₂的主要流程如下．

（1）Ⅰ中發生反應的還原劑是Na₂SO₃（填化學式）．
（2）Ⅱ中反應的離子方程式是2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O．
（3）A的化學式是H₂SO₄，氣體b的化學式是H₂，裝置Ⅲ中發生反應的化學方程式是2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
（4）ClO₂是一種高效水處理劑，可用亞氯酸鈉和稀鹽酸為原料制備：5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O．
①該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比是1：4．
②研究表明：若反應開始時鹽酸濃度越大，則氣體產物中Cl₂的含量越大，運用氧化還原反應規律分析其原因是ClO₂^-的氧化性（或Cl^-的還原性）隨溶液的酸性和濃度的增大而增強．

Answer 1

分析 硫酸鈉溶液通入離子隔膜電解池中，ClO₂和雙氧水在II中發生氧化還原反應生成NaClO₂和氣體a，該反應中Cl元素化合價由+4價變為+3價，則O元素化合價由-1價變為0價，所以生成的氣體a是O₂，離子反應方程式為2 ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2 ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
III中發生電解，根據圖知，生成氫氧化鈉，陰極上生成氫氣同時陰極附近生成NaOH，所以生成的氣體b是H₂；陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，所以a是O₂，同時生成硫酸，所以A溶液是硫酸；酸性條件下，I中NaClO₂、Na₂SO₃發生氧化還原反應，離子反應方程式為2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O；
（1）同一化學反應中，失電子化合價降低的反應物是還原劑；
（2）堿性條件下，ClO₂、H₂O₂發生氧化還原反應生成氧氣、ClO₂^-和水；
（3）通過以上分析知，Ⅲ中電解水，由離子隔膜分離出A是硫酸，硫酸在陽極附近生成，陰極上生成氫氣；
（4）5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O中，5molNaClO₂中1mol作氧化劑、4mol作還原劑；該反應中酸性、濃度影響離子的性質．

解答 解：（1）I中反應方程式為2ClO₃^-+2H⁺+SO₃^2-=2ClO₂↑+SO₄^2-+H₂O，S元素的化合價升高，還原劑是Na₂SO₃，故答案為：Na₂SO₃；
（2）Ⅱ中為堿性條件下，ClO₂、H₂O₂發生氧化還原反應生成氧氣、ClO₂^-和水，離子方程式為2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O，
故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）通過以上分析知，電解硫酸鈉溶液，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，同時生成硫酸，所以A是H₂SO₄，Ⅲ中陰極上生成氫氣同時陰極附近生成NaOH，所以生成的氣體b是H₂，裝置Ⅲ中發生反應的化學方程式是2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，
故答案為：H₂SO₄；H₂；2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；
（4）①5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O中，5molNaClO₂中1mol作氧化劑、4mol作還原劑，該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比是1：4，故答案為：1：4；
②研究表明：若反應開始時鹽酸濃度越大，則氣體產物中Cl₂的含量越大，運用氧化還原反應規律分析其原因是ClO₂^-的氧化性（或Cl^-的還原性）隨溶液的酸性和濃度的增大而增強，因此Cl^-被氧化得到Cl₂，
故答案為：ClO₂^-的氧化性（或Cl^-的還原性）隨溶液的酸性和濃度的增大而增強．

點評 本題考查物質的制備實驗方案，為高頻考點，明確I、II、III中發生的反應及物質的性質是解本題關鍵，注意常見物質的性質及離子方程式的書寫，側重分析與實驗能力的考查，綜合性較強，題目難度中等．