Question

用二氧化氯（ClO₂）、高铁酸钠（Na₂FeO₄）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。请回答下列问题：

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部分还应添加温水浴控制60℃的温度，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”)

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）①2KClO3+H2C2O4=K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O，盛有冰水混合物的水槽或冰水浴；②C；③2ClO2＋2OH-= ClO2-＋ClO3-＋H2O；80.0；500ml容量瓶，烧杯。

【解析】

试题分析：（1）ClO2：ClO2→Cl－↓5，1g该物质得到电子物质的量为：5 / 67.5 mol ≈ 0.07mol，Na2FeO4：＋6→＋3↓3，1g该物质得到电子的物质的量为：3 / 166 mol ≈ 0.02 mol，Cl2：0→－1，1g该物质得到电子物质的量为2 / 71 mol ≈ 0.03 mol，因此消毒效率：ClO2 > Cl2 > Na2FeO4；

（2）①反应物有：KClO3和草酸，生成物为ClO2、CO2、K2CO3，根据化合价的升降法以及原子守恒，此反应方程式为2KClO3＋H2C2O4=K2CO3＋2ClO2↑＋CO2↑＋H2O，ClO2的沸点为11℃，装置B的作用收集ClO2，因此需要把B装置放入冰水浴中；②ClO2易溶于水，C装置没有防止倒吸，需要C装置加防倒吸装置，故选项C正确；③根据化合价的升降法进行配平，因此离子反应方程式为2ClO2＋2OH－=ClO2－＋ClO3－＋H2O；实验室没有450mL的容量瓶，应选用500mL容量瓶，m(NaOH)=500×10－3×4×40g=80g；缺少的仪器有500mL容量瓶、烧杯。

考点：考查氧化还原反应规律、信息的处理、配制一定物质的量浓度溶液的实验等知识。