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、安全的消毒劑。實驗室以NH4Cl、鹽酸和NaClO2(亞氯酸鈉)為原料制備ClO2的流程如圖所示。

請回答下列問題:

（1）ClO2中Cl的化合價是________________________。

（2）寫出電解時發生反應的化學方程式：____________________________。

（3）NCl3與NaClO2(亞氯酸鈉)反應的化學方程式NCl3+3H2O+6NaC1O2＝6ClO2↑+3NaCl+3NaOH+NH3↑，該反應的氧化劑與還原劑的物質的量之比為______；若產生11.2L(標準狀況)NH3，則轉移電子的總數為___NA。

（4）二氧化氯進行水處理時，除了殺菌消毒外，還能除去水中的Fe3+和Mn2+，寫出C1O2將Mn2+氧化為MnO2的離子方程式(C1O2反應后的產物為Cl-)：_________________。

Answer 1

【答案】 +4 NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3 1:6 3 5Mn2++2ClO2+6H2O==5MnO2↓+2Cl-+12H+

【解析】分析：由生產流程可知氯化銨在鹽酸溶液中進行電解，陰極生成氫氣，陽極生成NCl3，電解方程式為NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3，在NCl3溶液中加入NaClO2發生氧化還原反應，可生成混合氣體ClO2和NH3，據此解答。

詳解：（1）ClO2中氧元素-2價，化合物中化合價代數和為0，則氯元素為+4價；

（2）根據以上分析可知電解時發生反應的化學方程式NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3；

（3）NCl3與NaClO2（亞氯酸鈉）反應的化學方程式為NCl3+3H2O+6NaC1O2＝6ClO2↑+3NaCl+3NaOH+NH3↑，該反應中NaClO2中氯元素由+3價升高到ClO2中的+4價，失1個電子，作還原劑，NCl3中的氮元素由+3價生成氨氣中的-3價，得電子，作氧化劑，生成1mol氨氣轉移電子數為6mol，根據電子得失守恒可知該反應的氧化劑與還原劑的物質的量之比為1:6。11.2L氨氣的物質的量是0.5mol，轉移電子0.5mol×6＝3mol，因此產生11.2L（標準狀況）NH3，轉移電子的總數為3NA；

（4）ClO2氧化除去Mn2+生成MnO2，ClO2反應后的產物為Cl-，因此該反應的離子方程式為5Mn2++2ClO2+6H2O＝5MnO2↓+2Cl-+12H+。