Question

13．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、Ⅲ中發生反應的還原劑分別是Na₂SO₃、H₂O（填化學式）．
（2）A的化學式是H₂SO₄．
（3）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．該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比是1：4．
（4）NaClO₂變質可分解為NaClO₃和NaCl．取等質量變質前后的NaClO₂試樣均配成溶液，分別與足量FeSO₄溶液反應時，消耗Fe²⁺的物質的量相同，從C（填序號）的角度解釋其原因．
A．質量守恒  B．電荷守恒  C．電子守恒  D．元素守恒．

Answer 1

分析 （1）根據反應Ⅰ、Ⅲ中發生的反應進行解答，還原劑是指有元素化合價的物質；
（2）根據（1）的解答可知A為硫酸；
（3）根據在反應物中，化合價降低的物質是氧化劑，化合價升高的物質是還原劑來分析解答；
（4）NaClO₂變質可分解為NaClO₃和NaCl，方程式為3NaClO₂=2NaClO₃+NaCl，NaClO₂試樣與足量FeSO₄溶液反應3ClO₂^-+12Fe²⁺+6H₂O=4Fe（OH）₃↓+3Cl^-+8Fe³⁺，運用氧化還原反應理論電子轉移判斷解答．

解答 解：（1）由流程圖可知反應Ⅰ，反應物為NaClO₃、Na₂SO₃、加入A溶液，產生C1O₂、Na₂SO₄溶液，反應離子方程式為2H⁺+SO₃^2-+2ClO₃^-=2C1O₂+SO₄^2-+H₂O，所以Na₂SO₃具有還原性是還原劑，將ClO₃^-還原為C1O₂；Ⅲ是離子隔膜電解池，從反應Ⅰ知該電解有酸生成、從Ⅲ知有堿生成，有兩種氣體生成，所以Ⅲ為電解硫酸鈉本質是電解水，陰極2H⁺+2e^-=H₂↑，陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，所以A為硫酸，為陽極放出氧氣，水既是氧化劑，又是還原劑，
故答案為：Na₂SO₃；H₂O；
（2）Ⅲ為電解硫酸鈉本質是電解水，陰極2H⁺+2e^-=H₂↑，陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，所以A為硫酸，
故答案為：H₂SO₄；
（3）5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O反應中，4NaClO₂→4ClO₂，+3價的氯元素化合價升高到+4價，所以NaClO₂是還原劑；1NaClO₂→1NaCl，+3價的氯元素的化合價降低到-1價，所以部分NaClO₂作氧化劑；所以該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為1：4，
故答案為：1：4；
（4）NaClO₂變質可分解為NaClO₃和NaCl，Cl元素從+3價變為+5價和-1價，反應為3NaClO₂=2NaClO₃+NaCl，NaClO₂試樣與足量FeSO₄溶液反應3ClO₂^-+12Fe²⁺+6H₂O=4Fe（OH）₃↓+3Cl^-+8Fe³⁺，最終得到Cl元素由+3價變為-1價，所以NaClO₂變質前后分別與Fe²⁺反應時，最終消耗Fe²⁺的物質的量相同，均得到等量NaCl，Cl元素均由+3價變為-1價，根據電子守恒，兩個過程中得到的電子的物質的量相同，
故選C．

點評 本題考查生產NaClO₂的制備實驗的工業設計，把握物質的性質熟練運用氧化還原反應為解答該題的關鍵，題目難度中等．