Question

NaClO₂是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

回答下列问题：

(1)NaClO₂中Cl的化合价为_______。

(2)写出“反应”步骤中生成ClO₂的化学方程式                                 。

(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg²⁺和Ca²⁺，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。

(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO₂。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是_________。

(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl₂的氧化能力。NaClO₂的有效氯含量为____。(计算结果保留两位小数)

Answer

（1）+3

（2）2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2↑+2NaHSO4

（3）NaOH溶液；Na2CO3溶液；ClO2−(或NaClO2)

（4）2:1；O2

（5）1.57 g

【解析】

试题分析：（1）在NaClO2中Na为+1价，O为-2价，根据正负化合价的代数和为0，可得Cl的化合价为+3价。

故答案为：+3；

（2）NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2，其中NaClO2是氧化剂，还原产物为NaCl，回收产物为NaHSO4，说明生成硫酸氢钠，且产生ClO2，根据电子守恒可知，此反应的化学方程式为：2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2。

故答案为：2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2；

（3）食盐溶液中混有Mg2+ 和Ca2+，可以利用过量NaOH溶液除去Mg2+，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+，ClO2氧化能力强，根据结晶干燥后的产物可知ClO2的还原产物为NaClO2，因此电解装置中阴极ClO2得电子生成ClO2-，阳极Cl-失电子生成Cl2。

故答案为：NaOH溶液；Na2CO3溶液；ClO2-（或NaClO2）；

（4）依据图示可知，利用含过氧化氢的氢氧化钠溶液吸收ClO2，产物为ClO2-，则此反应中ClO2为氧化剂，还原产物为ClO2-，化合价从+4价降为+3价，H2O2为还原剂，氧化产物为O2，每摩尔H2O2得到2mol电子，依据电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：1。

故答案为：2：1；O2；

（5）1gNaClO2的物质的量=mol，依据电子转移数目相等，NaClO2～Cl-～4e-，Cl2～2Cl-～2e-，可知氯气的物质的量为mol×4×=mol，则氯气的质量为mol×71g/mol=1.57g。

故答案为：1.57g。

考点：考查制备实验方案的设计；氧化还原反应计算

【名师点睛】“教真实的化学，学有用的知识”已成为大家的共识，现在的化学试题强调化学与生活的交融，突出理论联系生产、生活实际和科技前沿，强调学以致用。试题将真实的问题转化为试题情境，真实问题的复杂性带来了化学试题的综合性，这就要求考生首先读懂并捕捉到全部相关信息，弄清这些信息之间的逻辑关系，特别是确定性信息和未知信息之间的关系，为问题的解决奠定基础。这显然属于“关键能力”。对于一个流程的设计和评价，要分析它由几个部分组成，每个部分在整体中处于什么地位、有什么作用，为什么要这样设计，这样设计的优缺点如何，可以如何改进等等，这些都是高考中考查综合能力的重点。本题将物质制备的方法和氧化还原反应概念分析、电子转移的计算有机结合在一起。进行氧化还原计算的原则是“以物质的量为中心、依据电子守恒和质量守恒列关系式”。