Question

14．二氧化氯（ClO₂）是國際公認(rèn)高效、安全的殺菌、保鮮劑，是氯制劑的理想替代品．工業(yè)上制備ClO₂的方法很多，NaClO₃ 和NaClO₂是制取ClO₂的常見原料．
完成下列填空：
（1）以下反應(yīng)是制備ClO₂的一種方法：H₂C₂O₄+2NaClO₃+H₂SO₄→Na₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O
上述反應(yīng)物中屬于第三周期的元素的原子半徑大小順序是Na＞S＞Cl；其中原子半徑最大元素的原子，其核外有4種不同能量的電子．
（2）ClO₂的分子構(gòu)型為“V”形，則ClO₂是極性（選填“極性”、“非極性”）分子，其在水中的溶解度比氯氣大（選填“大”、“小”、“一樣”）．
（3）ClO₂具有強氧化性，若ClO₂和Cl₂在消毒時自身均被還原為Cl^-，ClO₂的消毒能力是等質(zhì)量Cl₂的2.63倍（保留2位小數(shù)）．
（4）若以NaClO₂為原料制取ClO₂，需要加入具有氧化（填“氧化”、“還原”）性的物質(zhì)．
（5）工業(yè)上將氯堿工業(yè)和制取NaClO₃聯(lián)合進行．研究發(fā)現(xiàn)，電解時，不同反應(yīng)環(huán)境下的總反應(yīng)分別為：
4NaCl+18H₂O→4NaClO₃+3O₂↑+18H₂↑（中性環(huán)境）
NaCl+3H₂O→NaClO₃+3H₂↑（微酸性環(huán)境）
①電解時，氫氣在陰極極產(chǎn)生．
②更有利于工業(yè)生產(chǎn)NaClO₃的反應(yīng)環(huán)境是微酸性環(huán)境，理由轉(zhuǎn)移電子都生成氯酸鈉，能量利用率高，水消耗少，不同時生成氫氣和氧氣，相對更安全．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)物中屬于第三周期的元素為Na、S、Cl，同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小，原子半徑最大元素為Na，結(jié)合電子排布式1s²2s²2p⁶3s¹解答；
（2）ClO₂分子構(gòu)型為“V”形，正負(fù)電荷重心不重疊，為極性分子，易溶于水；
（3）1molCl₂可以獲得2mol電子，1molClO₂可以獲得電子5mol電子；
（4）以NaClO₂為原料制取ClO₂，Cl元素化合價由+3價升高到+4價；
（5）①電解時，氫氣由水還原生成；
②工業(yè)生產(chǎn)時，應(yīng)注意安全問題．

解答 解：（1）反應(yīng)物中屬于第三周期的元素為Na、S、Cl，同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小，則原子半徑大小順序為Na＞S＞Cl，原子半徑最大元素為Na，結(jié)合電子排布式1s²2s²2p⁶3s¹，同一軌道電子能量相同，則有四種能量不同的電子，
故答案為：Na＞S＞Cl；4；
（2）ClO₂分子構(gòu)型為“V”形，正負(fù)電荷重心不重疊，為極性分子，易溶于水，其在水中的溶解度比氯氣大，故答案為：極性；大；
（3）設(shè)質(zhì)量都是71g，氯氣得到的電子數(shù)為$\frac{71g}{71g/mol}$×2×1=2mol，ClO₂得到的電子數(shù)為$\frac{71g}{67.5g/mol}$×1×5=$\frac{71}{13.5}$mol，則ClO₂消毒的效率是Cl₂的倍數(shù)為$\frac{\frac{71}{13.5}}{2}$=$\frac{71}{27}$≈2.63，
故答案為：2.63；
（4）以NaClO₂為原料制取ClO₂，Cl元素化合價由+3價升高到+4價，應(yīng)加入氧化劑，故答案為：氧化；
（5）①電解時，氫氣由水還原生成，則應(yīng)在陰極生成，故答案為：陰極；
②由電解方程式可知微酸性環(huán)境生成氣體為氫氣，而在中性環(huán)境中生成氧氣和氫氣，易導(dǎo)致爆炸的危險，且微酸性環(huán)境能量利用率高，水消耗少，
在故答案為：微酸性環(huán)境；轉(zhuǎn)移電子都生成氯酸鈉，能量利用率高，水消耗少，不同時生成氫氣和氧氣，相對更安全．

點評 本題考查較為綜合，涉及多方面知識，以含氯化合物為載體考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及制備，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析、實驗和計算能力的考查，注意相關(guān)基礎(chǔ)的積累，難度不大．