Question

二氧化氯（ClO₂）是一種高效、廣譜、安全的殺菌、消毒劑。
（1）氯化鈉電解法是一種可靠的工業生產ClO₂方法。
①用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質。其次除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的________（填化學式），至沉淀不再產生后，再加入過量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應后將沉淀一并濾去。經檢測發現濾液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是___________【已知：Ksp(BaSO₄)= 1.1 ×10^-10 Ksp(BaCO₃)= 5.1 ×10^-9】

②該法工藝原理如右。其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（NaClO₃）與鹽酸反應生成ClO₂。
工藝中可以利用的單質有____________（填化學式），發生器中生成ClO₂的化學方程式為___________。
（2）纖維素還原法制ClO₂是一種新方法，其原理是：纖維素水解得到的最終產物D與NaClO₃反應生成ClO₂。完成反應的化學方程式：
□ （D） +24NaClO₃+12H₂SO₄=□ClO₂↑+□CO₂↑+18H₂O+□_________
（3）ClO₂和Cl₂均能將電鍍廢水中的CN^-氧化為無毒的物質，自身被還原為Cl^-。處理含CN^-相同量得電鍍廢水，所需Cl₂的物質的量是ClO₂的_______倍

Answer 1

（1）①BaCl₂
BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當溶液中存在大量CO₃^2－時，BaSO₄(s)會部分轉化為BaCO₃(s)(或其它合理答案)
②H₂、Cl₂
2NaClO₃ + 4HCl  2ClO₂↑ + Cl₂↑ + 2NaCl + 2H₂O
（2）1C₆H₁₂O₆+ 24 NaClO₃ + 12H₂SO₄24 ClO₂↑ + 6 CO₂↑ + 18H₂O + 12 Na₂SO₄
（3）2.5

（1）①在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去。根據提供的Ksp數據，在后面加入碳酸鈉時，發生BaSO₄(s)+ CO₃^2- (aq)= BaCO₃(s)+SO₄^2- (aq)。②電解飽和食鹽水生成H₂、Cl₂和NaOH；故可以利用的單質為H₂、Cl₂，合成HCl。根據流程圖可知加入物質為NaClO₃和HCl，生成ClO₂；可以寫出方程式，并用化合價升降法配平得到。
（2）纖維素為多糖，水解最終產物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂。Cl從+5到+4價，降低1價，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價為0，到+4價，升高4價，然后配平得到。
（3）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而沒摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍。
【考點定位】考查化學工藝流程，涉及氧化還原反應相關概念、配平及計算，化學實驗基本方法（除雜）等相關知識。