Question

【題目】C1O2是常用的自來水消毒劑。

I．已知實(shí)驗(yàn)室可用亞氯酸鈉固體與氯氣反應(yīng)制備ClO2：2NaClO2+C12 =2C1O2+2NaCl，裝置如下圖所示：

(1)圓底燒瓶內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：__________。

(2)已知常溫常壓下，ClO2和Cl2是氣體，在下列溶劑中溶解性如下表所示：

	ClO2	Cl2
水	極易溶于水	溶
CCl4	難溶	溶

B、C、E裝置中的試劑依次是_________（填序號(hào)）。

a.NaOH溶液 b.濃硫酸 c.飽和食鹽水 d.CCl4 e.飽和石灰水

II．使用C1O2在給自來水消毒的過程中會(huì)產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物亞氯酸根(ClO2-)，可用Fe2+將其去除。已知ClO2-與Fe2+在pH=5～7的條件下能快速反應(yīng)，最終形成紅褐色沉淀，而ClO2-則被還原成Cl-。

(3)Fe2+消除ClO2-的離子方程式為_______。

(4)實(shí)際向自來水中加入Fe2+的量要高于理論值，原因是(結(jié)合離子方程式解釋)___________。

Answer 1

【答案】MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O cbd ClO2-+4Fe2++10H2O=4Fe(OH)3↓+Cl-+8H+ Fe2+易被水中溶解的氧氣氧化，4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+

【解析】

由題目中所給信息和實(shí)驗(yàn)裝置圖可知：實(shí)驗(yàn)首先用濃鹽酸和MnO2在加熱條件下反應(yīng)制備Cl2，反應(yīng)的方程式為MnO2+4HCl(濃) MnCl2++Cl2↑+2H2O，經(jīng)除雜、干燥后在D中亞氯酸鈉固體反應(yīng)生成ClO2，B裝置除去氯氣中的氯化氫，C裝置用濃硫酸進(jìn)行干燥，由于Cl2易溶于CCl4液體，E用于除去ClO2中的未反應(yīng)的Cl2，最后用向上排空法、或排水法收集，并注意氣體的性質(zhì)和裝置來分析防止倒吸的裝置。

(1)圓底燒瓶中濃鹽酸和MnO2在加熱條件下反應(yīng)制備Cl2，兩者反應(yīng)生成二氯化錳、氯氣、水；

(2)氯化氫易揮發(fā)，濃鹽酸和MnO2在加熱條件下反應(yīng)制備Cl2，氯氣中混有氯化氫，可用飽和食鹽水除去氣體中混有的HCl雜質(zhì)，因氯氣從溶液中制取，所以氯氣中混有水蒸氣，濃硫酸干燥除去水，E用于除去ClO2中的未反應(yīng)的Cl2；

(3)ClO2-與Fe2+在pH=5～7的條件下能快速反應(yīng)，最終形成紅褐色沉淀，該沉淀為Fe(OH)3，而ClO2-則被還原成Cl-，據(jù)此結(jié)合化合價(jià)升降相等配平該反應(yīng)的離子方程式；

(4)Fe2+具有較強(qiáng)換一下，易被水中溶解的氧氣氧化，故實(shí)際向自來水中加入Fe2+的量要高于理論值。

(1)實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和MnO2在加熱條件下反應(yīng)制備Cl2，濃鹽酸盛裝在分液漏斗中，燒瓶內(nèi)為MnO2，濃鹽酸和MnO2在加熱條件下反應(yīng)生成二氯化錳、氯氣、水，反應(yīng)方程式為：MnO2+4HCl(濃) MnCl2++Cl2↑+2H2O；

(2)由于濃鹽酸具有揮發(fā)性，所以在加熱時(shí)制取的氯氣中混有雜質(zhì)HCl和水蒸氣，為制備純凈干燥的氯氣，根據(jù)氯氣不溶于飽和食鹽水的性質(zhì)，可用飽和食鹽水除去氣體中混有的HCl雜質(zhì)，然后用濃硫酸干燥除去水蒸氣，由于Cl2易溶于CCl4液體，E用于除去ClO2中的未反應(yīng)的Cl2，所以B、C、E裝置中的試劑依次為：飽和食鹽水、濃硫酸、CCl4，故B、C、E裝置中的試劑序號(hào)依次是cbd；

(3)ClO2-與Fe2+在pH=5～7的條件下能快速反應(yīng)，最終形成紅褐色沉淀，該沉淀為Fe(OH)3，鐵元素化合價(jià)升高了1，而ClO2-則被還原成Cl-，化合價(jià)降低了4價(jià)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)升降總數(shù)相等，可知Fe2+和Fe(OH)3的系數(shù)為4，ClO2-、Cl-的系數(shù)為1，結(jié)合質(zhì)量守恒，配平該反應(yīng)的離子方程式為：ClO2-+4Fe2++10H2O=4Fe(OH)3↓+Cl-+8H+；

(4)由于Fe2+易被水中溶解的氧氣氧化，發(fā)生反應(yīng)為4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+，所以實(shí)際向自來水中加入Fe2+的量要高于理論值。