Question

二氧化氯(ClO₂)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂，而且与Cl₂相比不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。现有下列两种制备ClO₂的方法：

（1）方法一：可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备，反应原理为5NaClO₂＋4HCl===5NaCl＋4ClO₂↑＋2H₂O。

①该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是________。

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______。

（2）方法二：氯化钠电解法。

①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca^2＋、Mg^2＋、SO等杂质。某次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的_____(填化学式)，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。

②该法工艺原理示意图如图所示。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO₃)与盐酸反应生成ClO₂，氯化钠电解槽中阳极反应方程式为__________________，二氧化氯发生器中生成ClO₂的化学方程式为_______________________。

Answer

1∶4 ClO＋3Cl－＋4H＋=2Cl2↑＋2H2O BaCl2 Cl－－6e－＋3H2O===ClO＋6H＋(或Cl－－6e－＋6OH－===ClO＋3H2O) 2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O

【解析】考查氧化还原反应和电极反应式的书写，（1）①根据氧化还原反应规律，NaClO2既作氧化又作还原剂剂，因此氧化剂和还原剂的物质的量比值为1：4；②盐酸浓度过大，ClO2－把Cl－氧化成为Cl2，本身被还原成Cl2，离子反应方程式为ClO2－＋3Cl－＋4H＋=2Cl2↑＋2H2O；（2）①除杂不能引入新的杂质，因此Ca2＋用碳酸钠除去，Mg2＋用NaOH除去，SO42－用BaCl2除去，根据题意，粗盐水中先加入过量的BaCl2溶液；②根据电解原理，阳极上失去电子，化合价升高，根据信息，工艺流程制备氯酸钠，因此阳极反应式为Cl－＋3H2O－6e－=ClO3－＋6H＋，ClO2是由氯酸钠与盐酸反应升策划那个，即反应方程式为2NaClO2＋4HCl=2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O。

点睛：本题难点是氧化还原反应规律的应用，如本题的（1）①氧化还原反应中既有化合价的升高也有化合价的降低，不同价态的元素参加反应，化合价向邻近的价态靠拢，不能出现交叉，因此ClO2－→ClO2，ClO2－→Cl－，即NaClO2既是氧化剂又是还原剂，根据ClO2的系数，推出有4molNaClO2作还原剂，1molNaClO2作氧化剂，因此氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：4。