Question

亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业．它在碱性环境中稳定存在．某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下．

（1）Ⅰ、Ⅲ中发生反应的还原剂分别是______、______（填化学式）．
（2）Ⅱ中反应的离子方程式是______．
（3）A的化学式是______，装置Ⅲ中A在______极区产生．
（4）ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备：5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O．
①该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是______．
②研究表明：若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl₂的含量越大，运用氧化还原反应规律分析其原因是______．
（5）NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl．取等质量变质前后的NaClO₂试样均配成溶液，分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺的物质的量相同，从电子守恒的角度解释其原因是______．

Answer

（1）根据反应Ⅰ、Ⅲ中发生的反应进行解答，还原剂是指有元素化合价的物质；
（2）根据C1O2、双氧水、氢氧化钠、气体、NaClO2、的性质分析解答；
（3）根据（1）的解答可知A为硫酸，为阳极放出的是氧气；
（4）①根据在反应物中，化合价降低的物质是氧化剂，化合价升高的物质是还原剂来分析解答；
②根据题干信息“研究表明：若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl2的含量越大”结合①方程式进行分析解答；
（5）NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl，方程式为3NaClO2=2NaClO3+NaCl，NaClO2试样与足量FeSO4溶液反应3ClO2-+12Fe2++6H2O=4Fe（OH）3↓+3Cl-+8Fe3+，运用氧化还原反应理论电子转移判断解答．
【解析】
（1）由流程图可知反应Ⅰ，反应物为NaClO3、Na2SO3、加入A溶液，产生C1O2、Na2SO4溶液，反应离子方程式为2H++SO32-+2ClO3-=2C1O2+SO42-+H2O，所以Na2SO3具有还原性是还原剂，将ClO3-还原为C1O2；Ⅲ是离子隔膜电解池，从反应Ⅰ知该电解有酸生成、从Ⅲ知有碱生成，有两种气体生成，所以Ⅲ为电解硫酸钠本质是电解水，阴极2H++2e-=H2↑，阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O，所以A为硫酸，为阳极放出氧气，水既是氧化剂，又是还原剂，
故答案为：Na2SO3；H2O；
（2）Ⅱ中反应根据流程信息可知，生成NaClO2，所以一定有ClO2→NaClO2，化合价降低，被还原；则H2O2必定被氧化，有氧气产生，反应中ClO2是氧化剂，发生还原反应，HCl是还原剂，发生氧化反应，根据电子转移守恒可知4n（ClO2）=n（HCl），所以反应方程式为：2NaOH+2ClO2+H2O2=2 NaClO2+2H2O+O2↑，离子方程式是2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O，
故答案为：2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O；
（3）Ⅲ为电解硫酸钠本质是电解水，阴极2H++2e-=H2↑，阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O，所以A为硫酸，为阳极放出氧气，
故答案为：H2SO4；阳；
（4）①5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O反应中，4NaClO2→4ClO2，+3价的氯元素化合价升高到+4价，所以NaClO2是还原剂；1NaClO2→1NaCl，+3价的氯元素的化合价降低到-1价，所以部分NaClO2作氧化剂；所以该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：4，
故答案为：1：4；
②5NaClO2+4HCl=5NaCl+4ClO2↑+2H2O反应中，ClO2-具有氧化性，ClO2-的氧化性随溶液的酸性和浓度的增大而增强，因此Cl-被氧化得到Cl2，根据研究表明：若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl2的含量越大，
故答案为：ClO2-的氧化性或Cl-的还原性随溶液的酸性和浓度的增大而增强，因此Cl-被氧化得到Cl2；
（5）NaClO2变质可分解为NaClO3和NaCl，Cl元素从+3价变为+5价和-1价，反应为3NaClO2=2NaClO3+NaCl，NaClO2试样与足量FeSO4溶液反应3ClO2-+12Fe2++6H2O=4Fe（OH）3↓+3Cl-+8Fe3+，最终得到Cl元素由+3价变为-1价，所以NaClO2变质前后分别与Fe2+反应时，最终均得到等量NaCl，Cl元素均由+3价变为-1价，根据电子守恒，两个过程中得到的电子的物质的量相同，
故答案为：NaClO2变质前后分别与Fe2+反应时，最终均得到等量NaCl，Cl元素均由+3价变为-1价，根据电子守恒，两个过程中得到的电子的物质的量相同．