Question

【題目】二氧化氯(ClO2)是一種在水處理等方面有廣泛應用的高效安全消毒劑，而且與Cl2相比不會產生對人體有潛在危害的有機氯代物。現有下列兩種制備ClO2的方法:

（1）方法一：可用亞氯酸鈉和稀鹽酸為原料制備，反應原理為5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O。

①該反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比是_______________________。

②研究表明：若反應開始時鹽酸濃度較大，則氣體產物中有Cl2，用離子方程式解釋產生Cl2的原因____________________________________。

（2）方法二：氯化鈉電解法。

①用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質。某次除雜操作時，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。

②該法工藝原理示意圖如圖所示。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ClO2，二氧化氯發生器中生成ClO2的化學方程式為_________________________________。

Answer 1

【答案】 1:4 4H++ClO2-+3Cl-=2Cl2↑+2H2O BaCl2 2NaClO3+4HCl=2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O

【解析】（1）①根據“只靠攏，不交叉”，用雙線橋法分析該氧化還原反應。

②產生Cl2說明NaClO2將濃度較大的鹽酸氧化，ClO2-被還原成Cl2，HCl中-1價的Cl被氧化成Cl2，根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒書寫離子方程式。

（2）①除去Ca2+、Mg2+、SO42-依次選用Na2CO3、NaOH、BaCl2，由于所加除雜試劑過量，BaCl2先于Na2CO3加入。

②在特定條件下電解NaCl溶液得到NaClO3和H2，合成塔中為H2與Cl2合成HCl，NaClO3與HCl反應制備ClO2，根據圖示二氧化氯發生器中有1種生成物加入電解槽中循環使用，1種生成物進入合成塔中合成HCl，則NaClO3被還原成ClO2，HCl被氧化成Cl2，NaClO3與HCl反應生成ClO2、Cl2、NaCl和H2O。

（1）①根據“只靠攏，不交叉”，反應5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O用雙線橋，在反應中NaClO2既是氧化劑又是還原劑，該反應中氧化劑和還原劑物質的量之比為1:4。

②產生Cl2說明NaClO2將濃度較大的鹽酸氧化，ClO2-被還原成Cl2，HCl中-1價的Cl被氧化成Cl2，根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，反應的離子方程式為ClO2-+3Cl-+4H+=2Cl2↑+2H2O。

（2）①除去Ca2+、Mg2+、SO42-依次選用Na2CO3、NaOH、BaCl2，由于所加除雜試劑過量，BaCl2先于Na2CO3加入。除雜的操作是：往粗鹽水中先加入過量的BaCl2，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。

②在特定條件下電解NaCl溶液得到NaClO3和H2，合成塔中為H2與Cl2合成HCl，NaClO3與HCl反應制備ClO2，根據圖示二氧化氯發生器中有1種生成物加入電解槽中循環使用，1種生成物進入合成塔中合成HCl，則NaClO3被還原成ClO2，HCl被氧化成Cl2；NaClO3與HCl反應生成ClO2、Cl2、NaCl和H2O，根據得失電子守恒和原子守恒，二氧化氯發生器中生成ClO2的化學方程式為2NaClO3+4HCl=2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O。