Question

用二氧化氯（ClO 2 ）、铁酸钠（Na 2 FeO 4 摩尔质量为166g?mol -1 ）等新型净水剂替代传统的净水剂Cl 2

用二氧化氯（ClO 2 ）、铁酸钠（Na 2 FeO 4 摩尔质量为166g?mol -1 ）等新型净水剂替代传统的净水剂Cl 2 对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术．ClO 2 和Na 2 FeO 4 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，ClO 2 、Na 2 FeO 4 、Cl 2 三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是______＞______＞______．（2）Na 2 FeO 4 溶于水会放出一种无色无味气体，其杀菌消毒、吸附水中的悬浮杂质的原理可用离子方程式表示为______．（3）工业以CH 3 OH与NaClO 3 为原料在酸性条件下制取ClO 2 ，同时产生CO 2 气体，已知该反应分为两步进行，第一步为2ClO 3 - +2Cl - +4H + =2ClO 2 ↑+Cl 2 ↑+2H 2 O．①写出第二步反应的离子方程式______．②工业生产时需在反应物中加少量Cl - ，其作用是______．③生产中会发生副反应ClO 3 - +Cl - +H + -Cl 2 ↑+H 2 O（未配平），若测得反应后的混合气体中Cl 2 的体积分数为 3 73 ，则起始投料时CH 3 OH与NaClO 3 的物质的量之比为______．（4）已知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．ClO 2 也可以看做是亚氯酸（HClO 2 ）和氯酸（HClO 3 ）的混合酸酐．工业上用稍潮湿的KClO 3 和草酸在60℃时反应制得．某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集ClO 2 ，其中A为ClO 2 的发生装置，B为ClO 2 的凝集装置，C为尾气吸收装置．请问： ①A部分还应添加温度控制（如水浴加热）装置，B部分还应补充什么装置______；②C中应装的试剂为______．C中发生反应的化学方程式为：______．

Answer 1

（1）以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，设质量均为m，ClO 2 、Na 2 FeO 4 、Cl 2 三种消毒杀菌剂的消毒效率分别为 m 67.5 ×5、 m 166 ×3、 m 71 ×2×1，所以由大到小的顺序为ClO 2 ＞Cl 2 ＞Na 2 FeO 4 ，故答案为：ClO 2 ；Cl 2 ；Na 2 FeO 4 ； （2）高铁酸根离子具有强氧化性，所以能杀菌消毒，高铁酸根离子和水反应生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性是，所以能净水，反应方程式为：4FeO 4 2- +10H 2 O=4Fe（OH） 3 +8OH - +3O 2 ↑， 故答案为：4FeO 4 2- +10H 2 O=4Fe（OH） 3 +8OH - +3O 2 ↑； （3）①由题中给出的反应物和生成物写出总的离子方程式再叠减第一步的离子方程式得出第二步的离子方程式为CH 3 OH+3Cl 2 +H 2 O=6Cl - +CO 2 +6H + ， 故答案为：CH 3 OH+3Cl 2 +H 2 O=6Cl - +CO 2 +6H + ； ②通过分析离子方程式得出，Cl - 没有参加反应，作为催化剂，故答案为：催化剂； ③工业以CH 3 OH与NaClO 3 为原料在酸性条件下制取ClO 2 ，同时产生CO 2 气体，（一般用硫酸酸化）涉及反应的化学方程式为①CH 3 OH+6NaClO 3 +3H 2 SO 4 →6ClO 2 +CO 2 +3Na 2 SO 4 +5H 2 O，生产中会发生副反应②ClO 3 - +5Cl - +6H + =3Cl 2 ↑+3H 2 O，生成气体为ClO 2 、CO 2 和Cl 2 ，若测得反应后的混合气体中Cl 2 的体积分数为 3 73 ，由①可知，如ClO 2 为60mol，则CO 2 为10mol，Cl 2 为3mol，则需要10molCH 3 OH，（60+1）molNaClO 3 ，则二者体积之比为10：61=1：6.1， 故答案为：1：6.1； （4）①二氧化氯的沸点低，B为ClO 2 的凝集装置，B装置应补充（冰水）冷凝装置，故答案为：（冰水）冷凝； ②C为尾气吸收装置，可选择NaOH溶液来吸收尾气，发生氧化还原反应为2ClO 2 +2NaOH═NaClO 2 +NaClO 3 +H 2 O， 故答案为：NaOH溶液；2ClO 2 +2NaOH═NaClO 2 +NaClO 3 +H 2 O．