Question

12．氧化還原反應在生產生活中有著重要的應用．請按要求寫出相應的方程式．
（1）將含SO₂的廢氣通入含Fe²⁺（催化劑）的溶液中，常溫下可使SO₂轉化為SO₂^4-，其總反應為2SO₂+O₂+2H₂O=2H₂SO₄．上述總反應分兩步進行，第一步反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，寫出第二步反應的離子方程式：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄ ^2-+4H⁺．
（2）pH=3.6時，碳酸鈣與硫酸鋁反應可制備堿式硫酸鋁[Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x]溶液．若溶液的pH偏高，則堿式硫酸鋁產率降低且有氣泡產生，用化學方程式表示其原因：3CaCO₃+Al₂（SO₄）₃+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CaSO₄↓+3CO₂↑．
（3）ClO₂是一種高效安全的殺菌消毒劑．氯化鈉電解法生產ClO₂工藝原理示意圖如下：

①寫出氯化鈉電解槽內發(fā)生反應的離子方程式：Cl^-+3H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ClO₃^-+3H₂↑．
②寫出ClO₂發(fā)生器中的化學方程式，并標出電子轉移的方向及數目：．
③ClO₂能將電鍍廢水中的CN^-離子氧化成兩種無毒氣體，自身被還原成Cl^-．寫出該反應的離子方程式2ClO₂+2CN^-=2CO₂↑+2Cl^-+N₂↑．

Answer 1

分析 （1）根據題中反應原理，第一步反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，第二步是鐵離子將二氧化硫氧化成硫酸根離子，根據電荷守恒和元素守恒可書寫反應的離子方程式；
（2）pH=3.6時，碳酸鈣與硫酸鋁反應可制備堿式硫酸鋁[Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x]溶液，若溶液的pH偏高，溶液堿性增強，鋁離子與碳酸根離子雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳，根據元素守恒可書寫反應的化學方程式；
（3）根據流程圖可知道：食鹽水在特定條件下電解得到氯酸鈉（NaClO₃），NaClO₃和HCl反應，生成ClO₂，可以寫出方程式，并用化合價升降法配平得到，ClO₂能將電鍍廢水中的CN^-離子氧化成兩種無毒氣體，應為二氧化碳和氮氣，自身被還原成Cl^-，根據電荷守恒和元素守恒寫出該反應的離子方程式；

解答 解：（1）根據題中反應原理，第一步反應的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，第二步是鐵離子將二氧化硫氧化成硫酸根離子，反應的離子方程式為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄ ^2-+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄ ^2-+4H⁺；
（2）pH=3.6時，碳酸鈣與硫酸鋁反應可制備堿式硫酸鋁[Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x]溶液，若溶液的pH偏高，溶液堿性增強，鋁離子與碳酸根離子雙水解生成氫氧化鋁和二氧化碳，反應的化學方程式為3CaCO₃+Al₂（SO₄）₃+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CaSO₄↓+3CO₂↑，
故答案為：3CaCO₃+Al₂（SO₄）₃+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CaSO₄↓+3CO₂↑；
（3）根據流程圖可知道：食鹽水在特定條件下電解得到氯酸鈉（NaClO₃），NaClO₃和HCl反應，生成ClO₂，可以寫出方程式，并用化合價升降法配平得到，ClO₂能將電鍍廢水中的CN^-離子氧化成兩種無毒氣體，應為二氧化碳和氮氣，自身被還原成Cl^-，根據電荷守恒和元素守恒寫出該反應的離子方程式，
①電解食鹽水得到氯酸鈉（NaClO₃）和H₂，電解的離子反應方程式為：Cl^-+3H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ClO₃^-+3H₂↑，故答案為：Cl^-+3H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ClO₃^-+3H₂↑；
②ClO₂發(fā)生器中的反應為，化學方程式NaClO₃和鹽酸發(fā)生歧化反應，生成NaCl、ClO₂、Cl₂、H₂O，用化學方程式表示并標出電子轉移的方向及數目為，
故答案為：；
③ClO₂能將電鍍廢水中的CN^-離子氧化成兩種無毒氣體，應為二氧化碳和氮氣，自身被還原成Cl^-，反應的離子方程式為 2ClO₂+2CN^-=2CO₂↑+2Cl^-+N₂↑，
故答案為：2ClO₂+2CN^-=2CO₂↑+2Cl^-+N₂↑．

點評 本題通過化學工藝流程，考查了氧化還原反應相關概念、配平及計算，電解原理，綜合性強，題目難度中等，對于該類題目的處理，注意看清工藝流程的目的，分析工藝流程的過程，尋找與所學知識的結合點．