Question

用二氧化氯（ClO₂）、高铁酸钠（Na₂FeO₄摩尔质量为166 /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Fe^3＋。

（1）①高铁酸钠主要通过如下反应制取：，则X的化学式为               

②NNa₂FeO₄之所以能净水，除它本身具有强氧化性外，另一个原因可能是               

（2）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。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。请回答：

①A中反应产物有和CO₂等，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为               

②A部分还应添加温度控制装置，如水浴加热或酒精灯、温度计，B部分还应补充的装置为___________，理由是               

③该装置按②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，’），请在图方框中画出该装置改正后的正确的装置图

④ClO₂很不稳定，需随用随制，产物用水吸收得到ClO₂溶液。为测定所得溶液中ClO₂的含量，进行了下列实验：

步骤1：准确量取ClO₂溶液10mL，稀释成100mL试样；量取V₁mL试样加入到锥形瓶中；

步骤2：调节试徉的pH≤2.0，加入足量的KI晶体，静置片刻；

步骤3：加入淀粉指示剂，用c mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定至终点，消耗Na₂S₂O₃溶液V₂mL。（已知

当                时，可以判断此滴定操作到达终点；由以上数据可以计算原ClO₂溶液的浓度为          g/I（用含字母的代数式表示）。

（3）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，那么三种消毒杀菌剂的消毒效率最小的是             （填化学式）。

Answer

（1）①NaCl

②还原产物Fe3+发生水解生成Fe（OH）3胶体，能吸收水中悬浮的杂质（2分）

（2）①2∶1（2分）

②冰水浴（或冷水浴） 因为ClO2的沸点低，有利于凝聚收集

③C （或者其他合理答案例如防倒吸）

④溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色 （2分）

（3）Na2FeO4（2分）

【解析】

试题分析：（1）①根据原子守恒分析，还少3个钠原子，3个氯原子，所以为NaCl。②高铁酸钠的还原产物Fe3+发生水解生成Fe（OH）3胶体，能吸收水中悬浮的杂质。（2）①2KClO3+ H2C2O4= 2ClO2+ K2CO3+ CO2+ H2O，氧化剂为氯酸钾，还原剂为草酸，二者比例为2∶1。②因为ClO2的沸点低，有利于凝聚收集所以B部分还应用冰水浴（或冷水浴）。③ 因为二氧化氯和氢氧化钠反应，所以应该注意防止倒吸，选C。改进后的装置可以为 。④滴定终点时，碘完全反应，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色。根据二氧化硫和碘但只的反应中，根据电子守恒得到二者的比例为2ClO2--5 I2---10 Na2S2O3

假设二氧化氯的浓度为xmol/L，则有x=2cV2/V1= 。（3）二氧化氯的消毒效率为5/67.5，高铁酸钠的消毒效率为3/166，氯气的消毒效率为2/71，所以消毒效率最小的为Na2FeO4。

考点： 氧化还原反应，物质的制备

【名师点睛】氧化还原反应配平步骤有：标价态、列变化、求总数、定系数、后检查

一标出有变的元素化合价；

二列出化合价升降变化

三找出化合价升降的最小公倍数，使化合价升高和降低的数目相等；

四定出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的系数；

五平：观察配平其它物质的系数；

六查：检查是否原子守恒、电荷守恒（通常通过检查氧元素的原子数），画上等号。