Question

9．用二氧化氯（ClO₂）、高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）等新型凈水劑替代傳統(tǒng)的凈水劑Cl₂對淡水進行消毒是城市飲用水處理新技術(shù)．ClO₂和Na₂FeO₄在水處理過程中分別被還原為Cl^-和Fe³⁺．
（1）如果以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，那么ClO₂、Na₂FeO₄、Cl₂三種消毒殺菌劑的消毒效率由大到小的順序是ClO₂＞Cl₂＞Na₂FeO₄．（填化學(xué)式）
（2）二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點為-59℃，沸點為11.0℃，易溶于水．工業(yè)上用稍潮濕的KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在60℃時反應(yīng)制得．某學(xué)生用如上圖所示的裝置模擬工業(yè)制取及收集ClO₂，其中A為ClO₂的發(fā)生裝置，B為ClO₂的凝集裝置，C為尾氣吸收裝置．       請回答下列問題：
①A中反應(yīng)產(chǎn)物有K₂CO₃、ClO₂和CO₂等，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+2ClO₂↑+CO₂↑+H₂O．
A部分還應(yīng)添加溫水浴控制60℃的溫度，B部分還應(yīng)補充什么裝置：冰水浴冷凝裝置或盛有冰水的水槽；
②該裝置按①補充完整后，裝置A、B、C中還有一處設(shè)計明顯不合理的是C（填“A、B或C”）
③C中的試劑為NaOH溶液，反應(yīng)時生成氯酸鈉和亞氯酸鈉（NaClO₂），該反應(yīng)的離子方程式為2ClO₂+2OH^-═ClO₃^-+ClO₂^-+H₂O．若實驗時需要450mL 4mol/L的NaOH溶液，則在精確配制時，需要稱取NaOH的質(zhì)量是80.0g，所使用的儀器除托盤天平、量筒、膠頭滴管、玻璃棒外，還必須有500mL容量瓶、燒杯．

Answer 1

分析 （1）以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，設(shè)質(zhì)量均為m，消毒效率分別為$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1；
（2）①A中反應(yīng)產(chǎn)物有K₂CO₃、ClO₂、CO₂，結(jié)合反應(yīng)物與生成物書寫反應(yīng)方程式；根據(jù)B為ClO₂的凝集裝置結(jié)合二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點為-59℃，沸點為11.0℃判斷；
②C處為密封裝置，過量氣體不能排出；
③ClO₂與NaOH反應(yīng)反應(yīng)時生成氯酸鈉和亞氯酸鈉（NaClO₂）；配制450mL 4mol/L的NaOH溶液，應(yīng)選擇500mL容量瓶，結(jié)合m=cVM計算．

解答 解：（1）以單位質(zhì)量的氧化劑所得到的電子數(shù)來表示消毒效率，設(shè)質(zhì)量均為m，消毒效率分別為$\frac{m}{67.5}$×5、$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1，所以由大到小的順序為ClO₂＞Cl₂＞Na₂FeO₄，故答案為：ClO₂；Cl₂；Na₂FeO₄；
（2）①A中反應(yīng)產(chǎn)物有K₂CO₃、ClO₂、CO₂，由反應(yīng)物與生成物可知反應(yīng)為2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+2ClO₂↑+CO₂↑+H₂O，因為B為ClO₂的凝集裝置，又二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，其熔點為-59℃，沸點為11.0℃，所以B部分還應(yīng)補充裝置為冰水浴冷凝裝置或盛有冰水的水槽，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+2ClO₂↑+CO₂↑+H₂O；冰水浴冷凝裝置或盛有冰水的水槽；
②C處為密封裝置，過量氣體不能排出，可導(dǎo)致儀器炸裂，則C不合理，故答案為：C；
③C為尾氣吸收裝置，可選擇NaOH溶液來吸收尾氣，發(fā)生氧化還原反應(yīng)為2ClO₂+2NaOH═NaClO₂+NaClO₃+H₂O，離子反應(yīng)為2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O，配制450mL 4mol/L的NaOH溶液，還需要500mL容量瓶、燒杯，需要NaOH的質(zhì)量為0.5L×4mol/L×40g/mol=80.0g，
故答案為：2ClO₂+2OH^-=ClO₂^-+ClO₃^-+H₂O；80.0；500mL容量瓶、燒杯．

點評 本題以氯及其化合物的性質(zhì)考查氧化還原反應(yīng)及物質(zhì)的制備實驗，把握習(xí)題中的信息及知識遷移應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重學(xué)生綜合應(yīng)用能力及信息抽取和分析能力的考查，題目難度中等．