Question

（12分）工業以CH₃OH與NaClO₃為原料在酸性條件下制取ClO₂，同時產生CO₂氣體，已知該反應分為兩步進行，第一步為2ClO₃^- + 2Cl^- + 4H⁺ = 2ClO₂↑+ Cl₂↑+ 2H₂O。
（1）寫出第二步反應的離子方程式   。
（2）工業生產時需在反應物中加少量Cl^-，其作用是   。
（3）生產中會發生副反應ClO₃^- + Cl^- + H⁺ - Cl₂↑+ H₂O（未配平），若測得反應后的混合氣體中Cl₂的體積分數為3/73，則起始投料時CH₃OH與NaClO₃的物質的量之比為   。
（寫出解題過程）

Answer 1

（1）CH₃OH + 3Cl₂ + H₂O = 6Cl^- + CO₂ + 6H⁺     （2分）     
（2）催化劑（2分） （3）1︰6.1（8分）

試題分析：根據題意得第一步反應的產物Cl₂應與另一種反應物CH₃OH反應，生成CO₂與Cl^-，故反應為CH₃OH + 3Cl₂ + H₂O = 6Cl^- + CO₂ + 6H⁺ ；Cl^-參與反應但反應前后沒有變化，故為催化劑，起催化作用；（3）發生的反應方程式為①CH₃OH + 6ClO₃^- + 6H⁺ = CO₂↑+ 6ClO₂↑+5H₂O
②ClO₃^- + 5Cl^- + 6H⁺ = 3Cl₂↑+ 3H₂O
假設反應后混合氣體的物質的量為73mol，則n(Cl₂)="3mol"
由反應①產物氣體量的關系得n(CO₂)=10mol   n(ClO₂)=60mol
則n(CH₃OH)=10mol   n(ClO₃^-)=60mol
由反應②得該反應的n(ClO₃^-)=1mol
所以n(CH₃OH) ：n(ClO₃^-)=10：（60+1）=1:6  .1