Question

（14分）用二氧化氯（ClO₂）、铁酸钠（Na₂FeO₄摩尔质量为166 g·mol^－1）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Fe^3＋。

（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      ＞        ＞        。（填化学式）

（2）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。工业上用稍潮湿的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃时反应制得。某学生用如上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中反应产物有K₂CO₃、ClO₂和CO₂等，请写出该反应的化学方程式：               。

A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：             ；

②该装置按①补充完整后，装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是     (填“A、B或C”)，理由是                  。

③C中的试剂为NaOH溶液，反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠(NaClO₂)，该反应的离子方程式为            。若实验时需要450mL 4mol／L的NaOH溶液，则在精确配制时，需要称取NaOH的质量是       g，所使用的仪器除托盘天平、量筒、胶头滴管、玻璃棒外，还必须有         。

Answer

（1）ClO2 Cl2 Na2FeO4（2分）；

（2）①2KClO3+H2C2O4=K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O（2分） 盛有冰水混合物的水槽（1分）

②C(1分)；仪器C没有使瓶内外压强相等，气体不能顺利通过。（2分）

③2ClO2＋2OH-= ClO2-＋ClO3-＋H2O（2分）；80.0（2分）；500ml容量瓶（1分） 烧杯 (1分)

【解析】

试题分析：（1）ClO2的消毒效率是5mol÷67．5g=0.074mol/g；Na2FeO4的消毒效率是3mol÷166g=0.018mol/g；Cl2的消毒效率是2mol÷71g=0.028mol/g。所以ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是ClO2 > Cl2>Na2FeO4。（2）①在A中稍潮湿的KClO3和草酸H2C2O4反应产生产物有K2CO3、ClO2和CO2等，根据电子守恒、原子守恒可得该反应的化学方程式是2KClO3+H2C2O4= K2CO3+2ClO2↑+ CO2↑+H2O；B为ClO2的凝集装置，则B部分还应补充的装置是盛有冰水混合物的水槽；②该装置按①补充完整后，装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是C，理由是仪器C是密封装置，没有使瓶内外压强相等，气体不能顺利通过；③C中的试剂为NaOH溶液，ClO2与NaOH溶液反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠(NaClO2)，该反应的离子方程式为2ClO2＋2OH-= ClO2-＋ClO3-＋H2O。若实验时需要450mL 4mol／L的NaOH溶液，则在精确配制时，由于没有450mL容量瓶，与该规格最接近的容量瓶是500mL，所以需要称取NaOH的质量是m(NaOH)= 4mol／L ×0．5L×40g/mol=80.0g，所使用的仪器除托盘天平、量筒、胶头滴管、玻璃棒外，还必须有500ml容量瓶、烧杯。

考点：考查物质氧化性强弱比较、化学反应方程式和离子方程式的书写、物质的量浓度的溶液的配制的知识。