Question

(14分)研究含Cl、N、S等元素的化合物对净化水质、防治污染有重要意义。

（1）二氧化氯(ClO₂)是国内外公认的高效、广谱、快速、安全无毒的杀菌消毒剂，被称为“第4代消毒剂”。工业上可采用氯酸钠(NaClO₃)或亚氯酸钠(NaClO₂)为原料制备ClO₂。亚氯酸钠也是一种性能优良的漂白剂，但在强酸性溶液中会发生歧化反应，产生ClO₂气体，离子方程式为____________。

向亚氯酸钠溶液中加入盐酸，反应剧烈。若将盐酸改为相同pH的硫酸，开始时反应缓慢，稍后一段时间产生气体速率迅速加快。产生气体速率迅速加快的原因是：_________________。

（2）电解法是目前研究最为热门的生产ClO₂的方法之一。下图所示为直接电解氯酸钠、自动催化循环制备高纯ClO₂的实验。

①电源负极为_______极(填A或B)：

②写出阴极室发生反应依次为：______________________、______________________；

（3）已知：

2SO₂(g)+ O₂ (g)2SO₃ (g)  △H =－196.6kJ·mol^－1

2NO(g)+ O₂ (g) 2NO₂ (g)  △H =－113.0kJ·mol^－1

则反应NO₂(g)+ SO₂ (g) SO₃ (g) +NO(g)的△H =                kJ·mol^－1

一定条件下，将体积比为1：2的NO₂(g)、 SO₂ (g)置于密闭容器中发生上述反应，测得上述反应平衡时的NO₂与SO₂体积比为1:6，则平衡常数K=______。

Answer

(14分；每空2分)（1）5ClO2-+4H+= 4ClO2 ↑ +Cl- ；反应生成的氯离子对该反应起催化作用

（2）① A ② ClO2 + e - = ClO2- ； ClO3- + ClO2- +2H+= 2ClO2 ↑ +H2O

（3）－41.8； 2.67或8/3

【解析】

试题分析：（1）亚氯酸钠中Cl元素的化合价是+3价，在酸性条件下发生歧化反应生成ClO2中Cl元素的化合价是+4价，所以Cl元素的化合价还应降低到-1价，则有氯离子生成，所以反应的离子方程式是5ClO2-+4H+= 4ClO2 ↑ +Cl-；若将盐酸改为相同pH的硫酸，开始反应缓慢，后反应速率加快，盐酸与硫酸中的阳离子相同，不同的是阴离子，且反应中有氯离子产生，说明氯离子对该反应有催化作用；

（2）①A极产生ClO2气体，Cl元素的化合价从+5价降低到+4价，发生还原反应，所以为阴极，则负极是电源的A极；

②根据装置图可知，ClO2得到电子生成ClO2-，ClO2-再与ClO3- 在酸性条件下反应生成ClO2气体，所以阴极室内的电极反应式是ClO2 + e - = ClO2- ； ClO3- + ClO2- +2H+= 2ClO2 ↑ +H2O

（3）将已知热化学方程式中的氧气消去，可得所求热化学方程式，（上式-下式）/2得 NO2(g)+ SO2 (g) SO3 (g) +NO(g) 的△H =[（－196.6kJ·mol－1）-（－113.0kJ·mol－1）]/2=－41.8kJ·mol－1；根据题意，该反应平衡时的NO2与SO2体积比为1:6，设二氧化氮的体积减少x，

NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）

起始物质的体积 a 2a 0 0

转化物质的体积 x x x x

平衡物质的体积 a-x 2a-x x x

则（a-x）：（2a-x）=1：6，故x=4/5 a，平衡常数为K=x2/[（a-x）（2a-x）]=8/3．

考点：考查化学平衡的计算，氧化还原反应的分析