Question

11．用二氧化氯（ClO₂）、高鐵酸鈉（Na₂FeO₄摩爾質(zhì)量為166g•mol^-1）等新型凈水劑替代傳統(tǒng)的凈水劑Cl₂對淡水進行消毒是城市飲用水處理新技術(shù)．ClO₂和Na₂FeO₄在水處理過程中分別被還原為Cl^-和Fe³⁺．
（1）如果以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，那么，ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率由小到大的順序是Na₂FeO₄＜Cl₂＜ClO₂ （填化學(xué)式）
（2）二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點為-59℃，沸點為11.0℃，易溶于水．工業(yè)上用稍潮濕的KClO₃和草酸在60℃時反應(yīng)制得．某學(xué)生用如圖所示的裝置模擬工業(yè)制取及收集ClO₂，其中A為ClO₂的發(fā)生裝置，B為ClO₂的凝集裝置，C為尾氣吸收裝置．請問：
①A中反應(yīng)產(chǎn)物有K₂CO₃、ClO₂、CO₂，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+ClO₂↑+CO₂↑+H₂O．
②A部分還應(yīng)添加溫度控制（如水浴加熱）裝置，B部分還應(yīng)補充什么裝置冰水浴冷凝裝置或盛有冰水的水槽；
③該裝置按①補充完整后，裝置A、B、C還有一處設(shè)計明顯不合理的是C（填“A”“B”或“C”）．
④C中裝的試劑為NaOH溶液，反應(yīng)時生成氯酸鈉和亞氯酸鈉（NaClO₂），該反應(yīng)的離子方程式為：2ClO₂+2OH^-═ClO₃^-+ClO₂^-+H₂O．
若實驗時需要450mL 0.4mol/L的NaOH溶液，則在精確配制時，需要稱量取NaOH質(zhì)量是8.0g．

Answer 1

分析 （1）以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，設(shè)質(zhì)量均為m，消毒效率分別為$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1；
（2）①A中反應(yīng)產(chǎn)物有K₂CO₃、ClO₂、CO₂，結(jié)合反應(yīng)物與生成物書寫反應(yīng)方程式；
②B為ClO₂的凝集裝置，冷水冷卻；
③C處為密封裝置，過量氣體不能排出；
④ClO₂與NaOH反應(yīng)反應(yīng)時生成氯酸鈉和亞氯酸鈉（NaClO₂），結(jié)合m=cVM計算．

解答 解：（1）以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，設(shè)質(zhì)量均為m，消毒效率分別為$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1，所以由大到小的順序為ClO₂＞Cl₂＞Na₂FeO₄，故答案為：Na₂FeO₄；Cl₂；ClO₂；
（2）①A中反應(yīng)產(chǎn)物有K₂CO₃、ClO₂、CO₂，由反應(yīng)物與生成物可知反應(yīng)為2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+ClO₂↑+CO₂↑+H₂O，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+ClO₂↑+CO₂↑+H₂O；
②B部分還應(yīng)補充裝置為冰水浴冷凝裝置或盛有冰水的水槽，故答案為：冰水浴冷凝裝置或盛有冰水的水槽；
③C處為密封裝置，過量氣體不能排出，可導(dǎo)致儀器炸裂，則C不合理，故答案為：C；
④ClO₂與NaOH反應(yīng)反應(yīng)時生成氯酸鈉和亞氯酸鈉（NaClO₂），離子反應(yīng)為2ClO₂+2OH^-═ClO₃^-+ClO₂^-+H₂O；需要450mL 0.4mol/L的NaOH溶液，則在精確配制時，需要稱量取NaOH質(zhì)量是0.5L×0.4mol/L×40g/mol=8.0g，故答案為：2ClO₂+2OH^-═ClO₃^-+ClO₂^-+H₂O；8.0．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)的計算及性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，為高頻考點，把握氧化還原反應(yīng)中元素的化合價變化、實驗設(shè)計及實驗裝置的作用等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析、計算及實驗?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度中等．