Question

11．Cl₂、ClO₂、K₂FeO₄（高铁酸钾）在生产、生活中广泛用于漂白和杀菌消毒．根据所学知识及实验事实回答下列问题：

（1）已知高铁酸钾（K₂FeO₄）具有极强的氧化性，在水溶液中能发生如下反应：4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑．根据此反应可知高铁酸钾在碱性的水溶液中比较稳定．（填“酸性”、“中性”或“碱性”）
高铁酸钾常见制备方法之一是：在碱性条件下，由Fe（NO₃）₃与NaClO反应生成，完成并配平该反应的离子方程式：□ClO^-+□Fe³⁺+□10 OH^-═□FeO₄^2-+□Cl^-+□5H₂O
（2）ClO₂的氧化性与Cl₂相近，在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛．实验室用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO₂：
[注：NCl₃中N元素为-3价，Cl为+1价]
请仔细分析图1中物质的转化关系，结合氧化还原反应规律完成下面2小题
①电解时发生反应的化学方程式为NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3H₂↑+NCl₃．
②溶液X中大量存在的两种阴离子是Cl^-、OH^-．
（3）①用烧碱溶液吸收Cl₂可制得漂白液，据此判断漂白液的有效成分为NaClO；
②研究漂白液的稳定性对其生产和保存有实际意义．30℃时，pH=11的不同浓度的三份漂白液中有效成分的质量分数ω随时间变化如图2：分解速率v（ I）、v（Ⅱ）的大小关系是v（I）＞v（Ⅱ），其原因是在相同条件下，次氯酸钠的浓度越高其分解速率越大．

Answer 1

分析 （1）由4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑可知，碱性溶液在可抑制高铁酸钾与水反应；ClO^-+□Fe³⁺═□FeO₄^2-+□Cl^-中，Cl元素的化合价降低，Fe元素的化合价升高，结合电子、电荷及原子守恒分析；
（2）实验室用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO₂，由转化图可知，电解生成氢气、NCl₃；NCl₃与NaClO₂反应生成ClO₂、NH₃，则反应物中有水参加反应，生成物中X含NaOH、NaCl；
（3）①用烧碱溶液吸收Cl₂可制得漂白液，反应生成NaCl、NaClO，NaClO具有强氧化性；
②由30℃时，pH=11的不同浓度的三份漂白液中有效成分的质量分数ω随时间变化图可知，I的分解速率随其浓度增大而增大．

解答 解：（1）由4FeO₄^2-+10H₂O═4Fe（OH）₃+8OH^-+3O₂↑可知，碱性溶液在可抑制高铁酸钾与水反应，则在碱性溶液中可稳定存在；ClO^-+□Fe³⁺═□FeO₄^2-+□Cl^-中，Cl元素的化合价降低，Fe元素的化合价升高，由电子、电荷及原子守恒可知，离子反应为3ClO^-+2Fe³⁺+10 OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
故答案为：碱性；3；2；10 OH^-；2；3；5H₂O；
（2）实验室用NH₄Cl、盐酸、NaClO₂（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO₂，由转化图可知，电解生成氢气、NCl₃；NCl₃与NaClO₂反应生成ClO₂、NH₃，则反应物中有水参加反应，生成物中X含NaOH、NaCl，
①电解时发生反应的化学方程式为NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3H₂↑+NCl₃，故答案为：NH₄Cl+2HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3H₂↑+NCl₃；
②X含NaOH、NaCl，溶液X中大量存在的两种阴离子是Cl^-、OH^-，故答案为：Cl^-、OH^-；
（3）①用烧碱溶液吸收Cl₂可制得漂白液，反应生成NaCl、NaClO，NaClO具有强氧化性，漂白液的有效成分为NaClO，故答案为：NaClO；
②由30℃时，pH=11的不同浓度的三份漂白液中有效成分的质量分数ω随时间变化图可知，在相同条件下，次氯酸钠的浓度越高其分解速率越大，则分解速率v（I）＞v（Ⅱ），故答案为：v（I）＞v（Ⅱ）；在相同条件下，次氯酸钠的浓度越高其分解速率越大．

点评 本题考查物质的性质及氧化还原反应、电解等，注重高频考点的考查，把握习题中的信息及相关反应原理为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大．