Question

二氧化氯（ClO₂）是一种高效消毒剂，易溶于水，沸点为11.0℃，极易爆炸。在干燥空气稀释条件下，用干燥的氯气与固体亚氯酸钠制备二氧化氯，装置如图：

(1)仪器a的名称为_____________，装置A中反应的离子方程式为_______________。

(2)试剂X是_______________________。

(3)装置D中冰水的主要作用是___________。装置D内发生反应的化学方程式为_______________。

(4)装置E中主要反应的离子方程式为：____________________________。

(5)已知NaClO₂饱和溶液在不同温度时析出的晶体情况如下表。

温度	＜38℃	38℃～60℃	＞60℃
析出晶体	NaClO2·3H2O	NaClO2	分解成NaClO3和NaCl

利用NaClO₂溶液制得NaClO₂晶体的操作步骤： 55℃蒸发结晶、_________、38～60℃的温水洗涤、低于60℃干燥。

(6)工业上也常用以下方法制备ClO₂。

①酸性条件下双氧水与NaClO₃反应，则反应的离子方程式为_______________________。

②如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。则阴极电极反应式为____________。

Answer

分液漏斗 MnO2 + 4H+ + 2Cl－ Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O 饱和食盐水 冷凝二氧化氯 Cl2 + 2NaClO2 =2 ClO2 + NaCl 2OH－ ＋ Cl2 = ClO－ ＋Cl－ ＋ H2O 趁热过滤 H2O2 + 2H++ 2ClO3－= 2ClO2 + 2H2O + O2↑ ClO2 + e－ = ClO2－

【解析】

(1)看图得出仪器a的名称，装置A是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气、氯化锰和水。

(2)试剂X是除掉HCl气体。

(3)二氧化氯(ClO2)沸点为11.0℃，因此得装置D中冰水的主要作用，装置D内发生反应是氯气与固体亚氯酸钠生成二氧化氯。

(4)装置E中主要是氯气的尾气处理。

(5)由于＜38℃是以NaClO2·3H2O晶体，操作要注意不能低于38℃。

(6)①H2O2 、H+与ClO3－反应得到ClO2。

②左边为ClO2反应生成ClO2－，得到电子，发生还原反应。

(1)仪器a的名称为分液漏斗，装置A是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气、氯化锰和水，其反应的离子方程式为MnO2 + 4H+ + 2Cl－ Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O；故答案为：分液漏斗；MnO2 + 4H+ + 2Cl－ Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O。

(2)试剂X是除掉HCl气体，因此用饱和食盐水；故答案为：饱和食盐水。

(3)二氧化氯(ClO2)沸点为11.0℃，因此装置D中冰水的主要作用是冷凝二氧化氯。装置D内发生反应是氯气与固体亚氯酸钠生成二氧化氯，其化学方程式为Cl2 + 2NaClO2 =2 ClO2 + NaCl；故答案为：冷凝二氧化氯；Cl2 + 2NaClO2 =2 ClO2 + NaCl。

(4)装置E中主要是氯气的尾气处理，其反应的离子方程式为：2OH－ ＋ Cl2 = ClO－ ＋Cl－ ＋ H2O；故答案为：2OH－ ＋ Cl2 = ClO－ ＋Cl－ ＋ H2O。

(5)利用NaClO2溶液制得NaClO2晶体的操作步骤：由于＜38℃是以NaClO2·3H2O晶体，因此55℃蒸发结晶、趁热过滤、38～60℃的温水洗涤、低于60℃干燥；故答案为：趁热过滤。

(6)①酸性条件下双氧水与NaClO3反应，则反应的离子方程式为H2O2 + 2H++ 2ClO3－= 2ClO2 + 2H2O + O2↑。

②如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。左边为ClO2反应生成ClO2－，得到电子，发生还原反应，其为阴极，其电极反应式为ClO2 + e－ = ClO2－；故答案为：ClO2 + e－ = ClO2－。