Question

【題目】ClO2是一種黃綠色或橙黃色的氣體，極易溶于水，可用于水的消毒殺菌、水體中Mn2+等重金屬清除及煙氣的脫硫脫硝。回答下列問(wèn)題：

(1)將過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)溶液加入亞氯酸鈉(NaClO2)中可制備ClO2，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為_____。

(2)將ClO2通入MnSO4溶液，溶液中可檢測(cè)到Cl-同時(shí)有黑色沉淀生成。該反應(yīng)的離子方程式為__________。

(3)為研究ClO2脫硝的適宜條件，在1L200 mgL-1 ClO2溶液中加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，通入NO氣體并測(cè)定NO的去除率，脫硝后N元素以NO3－形式存在，其關(guān)系如下圖所示：

①實(shí)驗(yàn)中使用的ClO2溶液的物質(zhì)的量濃度為______(保留三位有效數(shù)字）；要使NO的去除率更高，應(yīng)控制的條件是_________。

②當(dāng)溶液pH＞7時(shí)，NO的去除率增大的原因是ClO2與NaOH溶液反應(yīng)可生成更強(qiáng)的吸收劑NaClO2，寫出堿性條件下NaClO2脫除NO反應(yīng)的離子方程式：_________。

Answer 1

【答案】1：2 2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl- 2.96×10-3 molL-1 控制溶液呈強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性 4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O

【解析】

(1)NaClO2中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，該反應(yīng)中過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)中S元素的化合價(jià)由+7價(jià)降低為+6價(jià)，過(guò)硫酸鈉為氧化劑，亞氯酸鈉(NaClO2)中Cl的化合價(jià)由+3價(jià)升高為+4價(jià)，亞氯酸鈉為還原劑，結(jié)合得失電子守恒計(jì)算；

(2)將ClO2通入MnSO4溶液中可檢測(cè)到Cl-同時(shí)有黑色MnO2沉淀生成，Cl元素的化合價(jià)降低、Mn元素的化合價(jià)升高；

(3)①根據(jù)n＝m/M、c＝n/V以及圖象分析解答；

②當(dāng)溶液pH＞7時(shí)，NO的去除率增大的原因是ClO2與NaOH溶液反應(yīng)可生成更強(qiáng)的吸收劑NaClO2，N元素的化合價(jià)升高、Cl元素的化合價(jià)降低。

(1)將過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)溶液加入亞氯酸鈉(NaClO2)中可制備ClO2，NaClO2中Cl元素的化合價(jià)為+3價(jià)，該反應(yīng)中過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)中S元素的化合價(jià)由+7價(jià)降低為+6價(jià)，過(guò)硫酸鈉為氧化劑，亞氯酸鈉(NaClO2)中Cl的化合價(jià)由+3價(jià)升高為+4價(jià)，亞氯酸鈉為還原劑，根據(jù)得失電子守恒，過(guò)硫酸鈉與亞氯酸鈉的物質(zhì)的量之比為1：2；

(2)將ClO2通入MnSO4溶液中可檢測(cè)到Cl-同時(shí)有黑色MnO2沉淀生成，反應(yīng)的離子方程式為2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2↓+12H++2Cl-；

(3)①200 mg ClO2的物質(zhì)的量n(ClO2)=0.2g÷67.5g/mol=0.00296mol，溶液體積為1L，因此ClO2溶液的物質(zhì)的量濃度為2.96×10-3molL-1，根據(jù)圖象，要使NO的去除率更高，應(yīng)該控制溶液呈強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性；

②當(dāng)溶液pH＞7時(shí)，NO的去除率增大的原因是ClO2與NaOH溶液反應(yīng)可生成更強(qiáng)的吸收劑NaC1O2，在堿性條件下NaClO2脫除NO反應(yīng)的離子方程式為4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O。