用二氧化氯（ClO2） 铁酸钠（Na2FeO4摩尔质量为166g/mol）等新型净水剂替代传统的净水
| 用二氧化氯（ClO2）、铁酸钠（Na2FeO4摩尔质量为166g/mol）等新型净水剂替代传统的净水剂Cl2对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术。ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl－和Fe3＋。 （1）如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，那么，ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是________＞__________＞__________。 （2）Na2FeO4溶于水会放出一种无色无味气体，其杀菌消毒、吸附水中的悬浮杂质的原理可用离子方程式表示为_______________。 （3）工业以CH3OH与NaClO3为原料在酸性条件下制取ClO2，同时产生CO2气体，已知该反应分为两步进行，第一步为2ClO3-＋2Cl－＋4H＋＝2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O。 ①写出第二步反应的离子方程式______________。 ②工业生产时需在反应物中加少量Cl－，其作用是________________。 ③生产中会发生副反应ClO3-＋Cl－＋H＋－Cl2↑＋H2O（未配平），若测得反应后的混合气体中Cl2的体积分数为3／73，则起始投料时CH3OH与NaClO3的物质的量之比为____________。 （4）已知二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为－59℃，沸点为11.0℃，易溶于水。ClO2也可以看做是亚氯酸（HClO2）和氯酸（HClO3）的混合酸酐。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸在60℃时反应制得。某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2，其中A为ClO2的发生装置，B为ClO2的凝集装置，C为尾气吸收装置。请问：  ①A部分还应添加温度控制（如水浴加热）装置，B部分还应补充什么装置___________； ②C中应装的试剂为____________。C中发生反应的化学方程式为：________________。 |
参考解答
4j8***136
2025-06-15 21:27:17
| （1）ClO2; Cl2 Na2FeO4 （2） 4FeO42-+10 H2O=4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑（3） ①CH3OH+3Cl2+H2O=6Cl-+ CO2+6H+.②催化剂③1:6.1（4）①（冰水）冷凝②NaOH溶液 2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O |
试题分析：（1） ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率分别是ClO2: 67.5g÷5mol=' 13.5g/mol;' Na2FeO4: 166g÷3mol=55.33g/mol;Cl2:71g/ 2mol=35.5g/mol.所以三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是ClO2> Cl2>Na2FeO4. （2） 根据题意可得Na2FeO4把H2O氧化为O2，氧气杀菌消毒，它本身被还原为Fe3+。Fe3+水解产生Fe（OH）3胶体吸附水中的悬浮物质。从而净化了水。该反应的离子方程式为：4FeO42-+10 H2O=4Fe（OH）3+8OH-+3O2↑。（3）①第二步反应的离子方程式为：CH3OH+3Cl2+H2O=6Cl-+ CO2+6H+。②由①中的两个反应方程式可以看出若转移相同的电子，Cl-的消耗与产生量相等。之所以在工业生产时要在反应物中加少量Cl－，是因为Cl-起作催化剂作用。③将第一步与第二步的方程式叠加可得总方程式：6ClO3-＋CH3OH＋6H＋=CO2↑+6ClO2↑＋5H2O。将副反应ClO3-＋Cl－＋H＋－Cl2↑＋H2O配平可得：ClO3-＋5Cl－＋6H＋=3Cl2↑＋3H2O若测得反应后的混合气体中Cl2的体积分数为3／73，假设气体的总物质的量为73mol，则Cl2为3mol；CO2和ClO2总物质的量为70mol。产生3mol的Cl2消耗NaClO3的物质的量1mol；根据方程式6ClO3-＋CH3OH＋6H＋=CO2↑+6ClO2↑＋5H2O可知产生CO2和ClO2总物质的量为70mol消耗CH3OH的物质的量为10mol；消耗 NaClO3的物质的量为60mol。所以共消耗CH3OH的物质的量为10mol；消耗 NaClO3的物质的量为60mol+3mol=61mol。因此起始投料时CH3OH与NaClO3的物质的量之比为10:61=1:6.1.（4） ①因为ClO2的沸点低，容易挥发，所以B部分还应补充的装置是冷凝装置。可以用冰水进行降温。②C为尾气吸收装置，由于ClO2能与碱发生反应，所以通常用NaOH溶液来吸收。反应的方程式为：2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O。2的制法、性质及涉及的化学反应原理。主要包括氧化还原反应的化学方程式、离子方程式的配平、书写、实验装置的选择、应用和有关计算的知识。 |
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