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【题目】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1)NaClO2中Cl的化合价为_______。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式__________________________________。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________,该反应中氧化产物是_________。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为____。(计算结果保留两位小数)
【答案】 +3价 2NaClO3+SO2+H2SO4=ClO2+2NaHSO4 NaOH溶液 Na2CO3溶液 ClO2-(或NaClO2) 2:1 O2 1.57g。
【解析】(1)在NaClO2中Na为+1价,O为-2价,根据正负化合价的代数和为0,可得Cl的化合价为+3价;
(2)NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2,其中NaClO2是氧化剂,还原产物为NaCl,回收产物为NaHSO4,说明生成硫酸氢钠,且产生ClO2,根据电子守恒可知,此反应的化学方程式为:2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2;
(3)食盐溶液中混有Mg2+ 和Ca2+,可以利用过量NaOH溶液除去Mg2+,利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+,ClO2氧化能力强,根据结晶干燥后的产物可知ClO2的还原产物为NaClO2,因此电解装置中阴极ClO2得电子生成ClO2-,阳极Cl-失电子生成Cl2;
(4)依据图示可知,利用含过氧化氢的氢氧化钠溶液吸收ClO2,产物为ClO2-,则此反应中ClO2为氧化剂,还原产物为ClO2-,化合价从+4价降为+3价,H2O2为还原剂,氧化产物为O2,每摩尔H2O2得到2mol电子,依据电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1;
(5)1gNaClO2的物质的量=mol,依据电子转移数目相等,NaClO2~Cl-~4e-,Cl2~2Cl-~2e-,可知氯气的物质的量为mol×4×=mol,则氯气的质量为mol×71g/mol=1.57g。
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