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）双氧水的结构式为：___________；Ⅰ中发生反应的还原剂是_____（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。

①写出该反应的化学方程式_______。

②研究表明：若反应开始时盐酸浓度较大，则气体产物中有Cl₂，用离子方程式解释产生Cl₂的原因_______________________________。

（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_______(填相同、不相同或无法判断)

Answer

H—O—O—H Na2SO3 2ClO2 + H2O2+ 2OH－= 2ClO2－+ O2↑+ 2H2O H2SO4 阳 5NaClO2+ 4HCl = 5NaCl + 4ClO2↑+ 2H2O ClO2－+ 3Cl－+ 4H+= 2Cl2+ 2H2O 相同

【解析】

由题意可知，在电解池中阳极室生成氧气和硫酸，阴极室生成氢气和氢氧化钠；氯酸钠和亚硫酸钠在酸性条件下发生氧化还原反应生成二氧化氯气体；二氧化氯与双氧水反应生成亚氯酸钠和氧气。

⑴H2O2中两个氧原子间形成一个共用电子对，结构式为：H—O—O—H，反应I：2ClO3―＋SO32―＋2H＋=2ClO2↑＋SO42―＋H2O，其中SO32―中S由+4价变成+6价，作还原剂。答案为：H—O—O—H；Na2SO3；

⑵从图中读出反应物为ClO2和H2O2,碱性条件，产物为NaClO2，ClO2作氧化剂，H2O2中氧由―1价变成―2，2ClO2 + H2O2+ 2OH－= 2ClO2－+ O2↑+ 2H2O，故答案：2ClO2 + H2O2+ 2OH－= 2ClO2－+ O2↑+ 2H2O；

⑶Ⅲ阳极：2H2O - 4e―=4H＋＋O2↑,a为O2,阴极：4H2O＋4e―=4OH―＋2H2↑，b为H2， A的化学式是H2SO4, 装置Ⅲ中A在阳极区产生，答案：H2SO4、阳；

⑷Cl―浓度大时，还原性增强，被生成的ClO2氧化，5NaClO2+ 4HCl = 5NaCl + 4ClO2↑+ 2H2O、ClO2－+ 3Cl－+ 4H+= 2Cl2+ 2H2O。答案为：5NaClO2+ 4HCl =5NaCl+ 4ClO2↑+ 2H2O、ClO2－+ 3Cl－+ 4H+= 2Cl2+ 2H2O；

⑸ClO2―、ClO3―与Fe2＋反应最终变成Cl―，变质前后转移的电子数相同，反以消耗Fe2+的物质的量相同。答案：相同。