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4.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂的漂白与杀菌.以下是制取亚氯酸钠的工艺流程:

已知:①ClO2气体只能保持在浓度较低状态下以防止爆炸性分解,且需现合成现用.
②ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在.
(1)在无隔膜电解槽中持续电解一段时间后,生成氢气和NaClO3,请写出阳极的电极反应式Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O.
(2)反应生成ClO2气体需要X酸酸化,X酸可以为B.
A.盐酸    B.稀硫酸    C.硝酸    D.H2C2O4溶液
(3)吸收塔内的温度不能过高的原因为温度过高H2O2将分解.
(4)ClO2被S2-还原为ClO2-、Cl-转化率与pH关系如图,写出pH≤2时ClO2与S2-反应的离子方程式:2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O.

(5)ClO2对污水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN-等有明显的去除效果.某工厂污水中含CN-amg/L,现用ClO2将CN-氯化,生成了两种无毒无害的气体,其离子方程式为2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;处理100m3这种污水,至少需要ClO2$\frac{100a}{26}$mol.

分析 无隔膜电解槽中持续电解饱和氯化钠溶液,2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑,则电解生成的氯气和氢氧化钠反应生成氯酸钠溶液,通二氧化硫和X酸还原氯酸钠溶液生成二氧化氯,再用双氧水、氢氧化钠吸收反应生成亚氯酸钠,过滤的亚氯酸钠(NaClO2)溶液通过蒸发结晶得到亚氯酸钠晶体.
(1)根据电解池中阳极失去电子结合产物书写,电解槽中持续电解一段时间后,生成氢气和NaClO3,阳极上Cl失去电子;
(2)由于ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在,所以只能在酸性环境中存在.由于在酸性条件下,氯酸钠容易和盐酸发生氧化还原反应,所以X应该是硫酸;
(3)H2O2不稳定,温度过高,H2O2容易分解;
(4)根据图象可知,pH≤2时ClO2被还原为Cl-,硫离子被氧化成硫单质;
(5)根据ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体即二氧化碳和氮气来书写方程式并计算.

解答 解:(1)电解池中阳极失去电子,所以溶液中的氯离子在阳极失去电子,因此反应的电极反应式是Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O,
故答案为:Cl--6e-+6OH-=ClO3-+3H2O;
(2)由于ClO2气体在中性和碱性溶液中不能稳定存在,所以只能在酸性环境中存在.由于在酸性条件下,氯酸钠容易和盐酸发生氧化还原反应,所以X应该是硫酸;
故答案为:B;
(3)H2O2不稳定,温度过高,H2O2容易分解,吸收塔的温度不能过高,其目的是防止H2O2分解,
故答案为:温度过高H2O2将分解;
(4)ClO2具有氧化性,S2-具有还原性,根据图象可知,pH≤2时ClO2被还原为Cl-,所以该反应的离子方程式是2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O;
故答案为:2ClO2+5S2-+8H+=2Cl-+5S↓+4H2O;
(5)ClO2将CN-氧化,生成了两种无毒无害的气体即二氧化碳和氮气,所以离子方程式为:2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;根据方程式1molCN-离子消耗1mol二氧化氯,所以处理100m3这种污水,至少需要ClO2为$\frac{100×1{0}^{3}×a×1{0}^{-3}}{26}$mol=$\frac{100a}{26}$mol,
故答案为:2ClO2+2CN-=2Cl-+2CO2+N2↑;$\frac{100a}{26}$.

点评 本题以学生比较陌生的亚氯酸钠制备为背景,以过氧化氢法制备亚氯酸钠为主线,考查学生阅读题目获取信息的能力、对浓度概念的理解、对氧化还原反应相关知识的运用、有关实验操作和简单实验设计能力考察以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列说法正确的是(  )
A.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数,从而增大有效碰撞的次数
B.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,从而使反应速率增大
C.升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
D.催化剂不影响反应活化能但能增大单位体积内活化分子的百分数,从而增大反应速率

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

3.一定温度下,将一定量的纯醋酸加水稀释,稀释过程中溶液的导电性变化如图所示.则下列说法错误的是(  )
A.醋酸的电离度:c<b<a
B.溶液的pH值:b<a<c
C.蘸取a点溶液滴在湿润的pH试纸上,测得pH值一定偏大
D.若分别取a、b、c三点的溶液各10mL,各用同浓度的氢氧化钠溶液中和,消耗NaOH溶液的体积a>b>c

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.电解原理在化学工业中有广泛应用.图1表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连.请回答以下问题:

(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试液,则:
①X是阴极(填“阴”或“阳”),X极逸出无色(填“黄绿色”或“无色”)气体,同时X极附近溶液呈红色.
②电解池中Y极上的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑.X极上的电极反应式为2H++2e-=H2↑.
(2)如要进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼(得到纯铜),电解液a选用CuSO4溶液,则:
①Y电极的材料是粗铜(填“粗铜”或“纯铜”).
②X电极的电极反应式是Cu2++2e-=Cu.
③下列说法正确的是bd.
a.电能全部转化为化学能
b.在电解精炼过程中,电解液中伴随有Al3+、Zn2+产生
c.溶液中Cu2+向阳极移动
d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
(3)利用反应2Cu+O2+2H2SO4═2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为电解池,其电解质溶液需用硫酸溶液,阳极材料是用铜,阴极电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.等质量的铝分别投入等物质的量浓度等体积的盐酸和氢氧化钠溶液中,充分反应后下列情况不可能出现的是(  )
A.金属铝均剩余
B.金属铝均溶解
C.盐酸中铝剩余,而氢氧化钠中铝全部溶解
D.氢氧化钠这铝剩余,而盐酸中铝全部溶解

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

9.Fe3O4是重要的化学试剂,铁粉在氧气中燃烧是制取它最为常见和快捷的方法.图1是制取四氧化三铁的系列装置,A装置用于制取二氧化碳气体,并要求气流稳定,流速可控.

请回答下列问题:
(1)图2中仪器a的名称是长颈漏斗.
(2)根据题目要求,在图2中最好选择③ (填序号)作为A装置.
(3)对图2中装置①进行气密性检查的方法是用止水夹夹紧橡胶管,向分液漏斗中加足量水,过一会儿,水不再下滴,说明装置①的气密性良好.
(4)在B装置中发生的主要反应的化学方程式是2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2
(5)反应一段时间后,若将硬质玻璃管中的固体粉末用盐酸溶解,取少许溶液于试管中,加入淀粉碘化钾溶液,没有蓝色出现,推测固体粉末中除Fe3O4外,一定有铁粉(填名称).
(6)写出Fe3O4溶于足量稀硫酸的离子方程式Fe3O4+8H+═2Fe3++Fe2++4H2O,要检验所得溶液中的Fe2+,常用试剂是高锰酸钾溶液(或K3[Fe(CN)6])(填名称).

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

16.某化学兴趣小组为探究SO2的性质,按如图所示装置进行实验.

(1)装置A中盛放亚硫酸钠的仪器名称是蒸馏烧瓶,其中发生反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O.
(2)实验过程中,装置B、C中发生的现象分别是溶液由紫红色变为无色、出现黄色浑浊,这些现象分别说明SO2具有的性质是还原性和氧化性.装置B中发生反应的离子方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O═2Mn2++5SO42-+4H+
(3)装置D的目的是探究SO2与品红作用的可逆性,请写出实验操作及现象待品红溶液完全褪色后,关闭分液漏斗的旋塞,点燃酒精灯加热;无色溶液恢复为红色.
(4)尾气可采用NaOH溶液吸收.
(5)碳单质和浓硫酸会在加热时发生反应,写出反应化学方程式2H2SO4(浓)+C$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+2H2O+2SO2↑.除去CO2中含有的少量SO2可选择通过高锰酸钾溶液或饱和碳酸氢钠溶液溶液.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.阅读下列材料,回答相关问题.
(1)材料1:近来科学家研制了一种新型的乙醇电池(DEFC),它用磺酸类质子作溶剂,在200℃左右时供电,乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更加安全,电池总反应式为C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O.分析上述材料可知,C2H5OH在电池的负极(填“负极”或“正极”)参加反应,每当有1mol乙醇被氧化时转移12 mol 电子,电池正极的电极反应为O2+4H++4e-═2H2O.
(2)材料2:在航天技术中,考虑到火箭燃料的环保型,现在比较推行的液态燃料为液氢-液氧燃料电池,氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,酸式电池中的电解质是酸,碱式电池中的电解质是碱,它们放电时的电池总反应式均为 2H2+O2=2H2O.
分析上述材料可知,酸式氢氧燃料电池中的负极反应H2-2e-═2H+,碱式氢氧燃料电池的正极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH?

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是(  )
A.食盐、醋、糖都有防腐功效
B.煤粉碎后更易燃烧,是因为粉碎增强了煤的还原性
C.鸡蛋煮熟后,蛋白质水解成了氨基酸
D.月饼包装中的还原铁粉小包和旺旺仙贝包装中的生石灰小包的作用相同

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同步练习册答案