Question

亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业．它在碱性环境中稳定存在．工业设计生产NaClO₂的主要流程如下：
 
（1）A的化学式是

 

，装置Ⅲ中A在

 

极区产生．
（2）Ⅱ中反应的离子方程式是

 

．
（3）通电电解前，检验Ⅲ中阴离子的方法和步骤是

 

．
（4）为防止Ⅱ中制各的NaClO₂被还原成NaCl，应选合适的还原剂，除双氧水外，还可以选择的还原剂是

 

（填字母编号）．
a．Na₂O₂    b．FeCl₂    c．Na₂S
（5）常温时，HClO₂的电离平衡常数Ka=1.07×10^-2mol?L^-1，Ⅱ中反应所得NaClO₂溶液（含少量NaOH）的pH=13，则溶液中

c(OH)?c(C1O2-)

c(HC1O2)

=

 

．
（6）气体a、b与氢氧化钠溶液可构成燃料电池，用该电池电解200mL，0 5mol?L^-1的CuSO₄溶液．生成铜3.2g，此时所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,原电池和电解池的工作原理,氯、溴、碘及其化合物的综合应用

专题：电化学专题

分析：（1）根据工艺流程图用无隔膜的电解槽电解饱和NaCl溶液，可知气体b为H₂，用有离子隔膜的电解槽电解Na₂SO₄溶液，可知气体a为O₂，该极为阳极，OH^-放电，c（H⁺）增大，SO₄^2-移向该极，所以A为硫酸溶液；
（2）根据ClO₂与NaClO₂的化合价及气体a为氧气，可以写出离子方程式；
（3）SO₄^2-的检验方法：用稀盐酸和氯化钡溶液检验；
（4）选择合适的试剂不能引入杂质；
（5）HClO₂中Ka=

c(H+)?c(ClO2-)

c(HClO2)

，Kw=c（H⁺）?c（OH^-），则

c(OH-)?c(ClO2-)

c(HClO2)

=

Ka

Kw

×c² （OH^-）；
（6）由题意可知电解后的溶液中的溶质是等物质的量0.05mol的CuSO₄和H₂SO₄，硫酸是二元酸，水还能电离出一部分H⁺和OH^-，且Cu²⁺发生水解，据此分析．

解答： 解：（1）根据工艺流程图用无隔膜的电解槽电解饱和NaCl溶液，可知气体b为H₂，用有离子隔膜的电解槽电解Na₂SO₄溶液，可知气体a为O₂，该极为阳极，OH^-放电，c（H⁺）增大，SO₄^2-移向该极，所以A为硫酸溶液；
故答案为：H₂SO₄；阳；
（2）ClO₂与H₂O₂反应生成NaClO₂和氧气，则离子方程式为：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
 故答案为：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）电解前Ⅲ中阴离子为SO₄^2-，SO₄^2-的检验方法：取少量Ⅲ中溶液少许于试管中，先加入足量稀盐酸，无沉淀生成，再加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，证明含有SO₄^2-；
故答案为：取少量Ⅲ中溶液少许于试管中，先加入足量稀盐酸，无沉淀生成，再加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，证明含有SO₄^2-；
（4）选择合适的不能引入杂质的还原剂，b、c均引入了杂质离子且Fe²⁺、S^2-还原性较强，还原性与双氧水相似的为Na₂O₂，
故答案为：a；
（5）HClO₂中Ka=

c(H+)?c(ClO2-)

c(HClO2)

，Kw=c（H⁺）?c（OH^-），则

c(OH-)?c(ClO2-)

c(HClO2)

=

Ka

Kw

；已知pH=13，则c （OH^-）=10^-1mol?L^-1，

c(OH-)?c(ClO2-)

c(HClO2)

=

Ka

Kw

×c² （OH^-）=1.07×10¹⁰mol?L^-1；
故答案为：1.07×10¹⁰mol?L^-1；
（6）气体a、b与氢氧化钠溶液可构成燃料电池，用该电池电解200mL，0.5mol?L^-1的CuSO₄溶液，生成铜3.2g即0.05mol，由电解方程式：2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄可知电解后的溶液中的溶质是等物质的量0.05mol的CuSO₄和H₂SO₄，硫酸是二元酸，水还能电离出一部分H⁺和OH^-，且Cu²⁺发生水解，所以溶液中离子浓度的大小关系为：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（Cu²⁺）＞c（OH^-）；
故答案为：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（Cu²⁺）＞c（OH^-）．

点评：本题以亚氯酸钠（NaClO₂）的生产流程为情境，主要考查电解原理、氧化还原反应、离子方程式的书写、SO₄^2-的检验、弱电解质的电离、离子浓度的大小比较等知识点，主要通过工艺流程考查学生分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．