Question

Ⅰ.某实验A小组设计生产亚氯酸钠（NaClO₂）的主要流程如图，

已知NaClO₂是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染工业。它在碱性环境中稳定存在。
（1）双氧水的电子式为           ，装置Ⅰ中发生反应的还原剂是　　　　　（填化学式）。
（2）A的化学式是　　 　，装置Ⅲ电解池中A在　　　极区产生，若装置Ⅲ中生成气体a为 11.2 L(标准状况)，则理论上通过电解池的电量为　　　             （已知法拉第常数F="9.65×l" 0⁴C· mol^-1)。
（3）装置Ⅱ中反应的离子方程式是　　　　　                        　　　 。
Ⅱ．某实验B小组测定金属锡合金样品的纯度（仅含少量锌和铜，组成均匀），将样品溶于足量盐酸: Sn+ 2HCl=SnCl₂+H₂↑，过滤，洗涤。将滤液和洗涤液合并再加过量的FeCl₃溶液。最后可用一定浓度的K₂Cr₂O₇酸性溶液滴定生成的Fe²⁺，此时还原产物为Cr³⁺。现有锡合金试样1.23g，经上述反应、操作后，共用去0.200mol/L的K₂Cr₂O₇的酸性溶液15.00mL。
（4） 列式计算样品中锡的质量分数。
（5）用上述样品模拟工业上电解精炼锡，如图：

b极发生电极反应式      ，当得到11.90g纯锡时，电解质溶液质量减轻0.54g，则锡合金质量减少_______ g（结果保留一位小数）。

Answer 1

（1）     Na₂SO₃　　　
（2）H₂SO₄　　　阳   1.93×l 0⁵C  （3）2ClO₂ + H₂O₂ + 2OH^－= 2ClO₂^－+ O₂↑+ 2H₂O
（4）87.1%
由关系式6Fe²⁺ ~ 3Sn²⁺ ~ Cr₂O₇^2–    得出n(Sn)="0.009" mol
∴　Ｗ%＝
（5）Sn -2e^-=Sn²⁺  Zn-2e^-=Zn²⁺　　　    12.3g

试题分析：（1）在双氧水分子中每个O原子与一个H原子形成共用电子对，再与另一个O原子形成共用电子对。所以它的电子式为。在装置Ⅰ中发生反应NaClO₃把Na₂SO₃氧化为Na₂SO₄，它本身被还原为ClO₂.所以还原剂是Na₂SO₃。（2）在装置Ⅱ中中发生反应：ClO₂+H₂O₂+NaOH=NaClO₂+H₂O+O₂↑．Na₂SO₄溶液在装置Ⅲ电解池发生氧化还原反应：溶液中的阳离子的氧化性：H⁺>Na⁺,所以在阴极发生反应：2H⁺+2e^-=H₂↑．由于破坏了附近的水的电离平衡，最终导致该区域的溶液显碱性，分离出NaOH溶液。溶液中的阴离子的还原性：OH^->SO₄^2-,所以在阳极发生反应为：4OH^—+4e-=O₂↑+2H₂O。消耗了水电离产生的OH-，破坏了水的电离平衡，水继续电离。最终导致该区域的溶液显酸性。因此该阳极区产生的是氧气产物A为硫酸。化学式是H₂SO₄。n(O₂)=" 11.2L÷" 22.4L/mol =0.5mol.则n(e-)=4×0.5mol=2mol．则理论上通过电解池的电量为2mol×9.65×l 0⁴C/ mol=" 1.93×l" 0⁵C．（3）装置Ⅱ中反应的化学方程式为ClO₂+ H₂O₂+NaOH=NaClO₂+H₂O+O₂↑的离子方程式是2ClO₂ + H₂O₂ + 2OH^－= 2ClO₂^－+ O₂↑+ 2H₂O。（4）在反应过程中发生的反应为Sn²⁺+ 2Fe³⁺= Sn⁴⁺+ 2Fe²⁺, 6Fe²⁺+Cr₂O₇^2- +14H⁺= 6Fe³⁺+2Cr³⁺+ 7H₂O 。由方程式得关系式为：6Fe²⁺ ~ 3Sn²⁺ ~ Cr₂O₇^2–。n(Cr₂O₇^2-)= 0.200mol/L× 0.01500L=0.003mol.,所以n(Sn)="0.009" mol.m(Sn)=" 0.009" mol×119g/mol=1.071g.所以样品中锡的质量分数Ｗ%＝。（5）电解精炼Sn时，用粗Sn作阳极，精Sn作阴极。含Sn²⁺离子的溶液作电解质溶液。所以b极为阳极。阳极电极反应式Sn -2e^-=Sn²⁺；Zn-2e^-=Zn²⁺。阴极电极反应式为：Sn²⁺+2e^-=Sn。即相当于一部分的Sn是Zn发生置换反应Zn+Sn²⁺=Zn²⁺+Sn。阳极每有65gZn反应，阴极生成Sn119g,溶液减轻54g.现在溶液减轻0.54g,则发生反应的Zn为0.01mol，其质量为0.65g,由该Zn置换出来的Sn为0.01mol。其质量为1.19g．所以参加反应的锡质量为11.90-1.19= 10.71g,因为Sn的含量为87.1%，所以Sn合金的质量为10.71g÷87.1%=12.3g.