Question

15．二氧化氯（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、NaClO₂（亞氯酸鈉）為原料制備ClO₂的流程下如圖：

請回答下列問題：
（1）ClO₂中Cl的化合價是+4．
（2）實驗室用NH₄Cl和Ca（OH）₂制取NH₃的化學方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（3）NCl₃與NaClO₂（亞氯酸鈉）反應的化學方程式為NCl₃+3H₂O+6NaClO₂═6ClO₂↑+3NaCl+3NaOH+NH₃↑，該反應的氧化劑是NCl₃，若產(chǎn)生11.2L（標準狀況）NH₃，則轉(zhuǎn)移電子的總數(shù)為3N_A．
（4）在用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⁺，寫出用ClO₂將Mn²⁺氧化為MnO₂的離子方程式（ClO₂反應后的產(chǎn)物為Cl^-）：5Mn²⁺+2ClO₂+6H₂O=5MnO₂↓+2Cl^-+12H⁺．

Answer 1

分析 由生產(chǎn)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+2HCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3H₂↑+NCl₃，在NCl₃溶液中加入NaClO₂發(fā)生氧化還原反應，可生成混合氣體ClO₂和NH₃．
（1）根據(jù)化合物化合價代數(shù)和為0計算；
（2）NH₄Cl和Ca（OH）₂反應生成氨氣、氯化鈣；
（3）根據(jù)氧化劑的概念分析；根據(jù)NCl₃+3H₂O+6NaClO₂═6ClO₂↑+3NaCl+3NaOH+NH₃↑可知，轉(zhuǎn)移6mol電子生成氨氣1mol，以此計算；
（4）ClO₂氧化除去Mn²⁺生成MnO₂，ClO₂反應后的產(chǎn)物為ClO^-₂，以此書寫離子方程式．

解答 解：（1）ClO₂中氧元素-2價，化合物中化合價代數(shù)和為0，則氯元素+4價，故答案為：+4；
（2）實驗室用NH₄Cl和Ca（OH）₂制取NH₃的化學方程式為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（3）NCl₃與NaClO₂（亞氯酸鈉）反應的化學方程式為NCl₃+3H₂O+6NaClO₂═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(zhuǎn)移電子數(shù)為6mol，產(chǎn)生11.2L（標準狀況）NH₃，則轉(zhuǎn)移電子的總數(shù)為$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$×6×N_A=3N_A；
故答案為：NCl₃；3；
（4）ClO₂氧化除去Mn²⁺生成MnO₂，ClO₂反應后的產(chǎn)物為Cl^-，該反應的離子方程式為5Mn²⁺+2ClO₂+6H₂O=5MnO₂↓+2Cl^-+12H⁺，
故答案為：5Mn²⁺+2ClO₂+6H₂O=5MnO₂↓+2Cl^-+12H⁺．

點評 本題考查物質(zhì)的制備，涉及實驗室制氨氣、氧化還原反應的原理和有關計算，為高頻考點，根據(jù)電子守恒及質(zhì)量守恒定律得出化學反應方程式是解答本題的關鍵，題目難度中等．