Question

7．二氧化氯（ClO₂）是一種高效、廣譜、安全的殺菌、消毒劑．
（1）氯化鈉電解法是一種可靠的工業(yè)生產ClO₂方法．
①用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質．某次除雜操作時，往粗鹽水中    先加入過量的BaCl₂（填化學式），至沉淀不再產生后，再加入過量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應后將沉淀一并濾去．經檢測發(fā)現濾液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當溶液中存在大量CO₃^2-時，BaSO₄（s）會部分轉化為BaCO₃（s）[已知：K_sp（BaSO₄）=1.1×10-¹⁰、K_sp（BaCO₃）=5.1×10-⁹]．
②該法工藝原理示意圖如下．其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（NaClO₃）與鹽酸反應生成ClO₂．工藝中可以利用的單質有H₂、Cl₂（填化學式），發(fā)生器中生成ClO₂的化學方程式為2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O．
（2）纖維素還原法制ClO₂是一種新方法，其原理是：纖維素水解得到的最終產物D與NaClO₃反應生成ClO₂．完成反應的化學方程式：
□1C₆H₁₂O₆+24NaClO₃+12H₂SO₄═□ClO₂↑+□CO₂↑+18H₂O+□12Na₂SO₄
（3）ClO₂和Cl₂均能將電鍍廢水中的CN^-氧化為無毒的物質，自身被還原為Cl^-．處理含CN^-相同量的電鍍廢水，所需Cl₂的物質的量是ClO₂的2.5倍．

Answer 1

分析 （1）①在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．根據提供的Ksp數據，在后面加入碳酸鈉時，發(fā)生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq）；
②電解飽和食鹽水生成H₂、Cl₂和NaOH；故可以利用的單質為H₂、Cl₂，合成HCl，根據流程圖可知加入物質為NaClO₃和HCl，生成ClO₂；可以寫出方程式，并用化合價升降法配平得到；
（2）纖維素為多糖，水解最終產物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂．Cl從+5到+4價，降低1價，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價為0，到+4價，升高4價，然后配平得到；
（3）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，故為2.5倍．

解答 解：（1）①加入過量的Na₂CO₃和NaOH，可分別除去Ca²⁺、Mg²⁺，在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當溶液中存在大量CO₃^2-時，發(fā)生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq），BaSO₄（s）會部分轉化為BaCO₃（s），
故答案為：BaCl₂；BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當溶液中存在大量CO₃^2-時，BaSO₄（s）會部分轉化為BaCO₃（s）；
②電解飽和食鹽水生成H₂、Cl₂和NaOH；故可以利用的單質為H₂、Cl₂，合成HCl，根據流程圖可知加入物質為NaClO₃和HCl，生成ClO₂；發(fā)生氧化還原反應，NaClO₃被還原生成ClO₂，HCl被氧化生成Cl₂，同時生成水，反應的化學方程式為2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O，
故答案為：H₂、Cl₂；2NaClO₃+4HCl=2ClO₂↑+Cl₂↑+2NaCl+2H₂O；
（2）纖維素為多糖，水解最終產物為葡萄糖（C₆H₁₂O₆），具有還原性，可將NaClO₃還原得到ClO₂．Cl從+5到+4價，降低1價，葡萄糖（C₆H₁₂O₆）C均價為0，到+4價，升高4價，則配平后的化學方程式為 C₆H₁₂O₆+24 NaClO₃+12H₂SO₄=24 ClO₂↑+6 CO₂↑+18H₂O+12 Na₂SO₄，
故答案為：1；C₆H₁₂O₆；24；6；12Na₂SO₄；
（3）每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，則所需Cl₂的物質的量是ClO₂的2.5倍，故答案為：2.5．

點評 本題考查混合物分離提純實驗，為高頻考點，涉及氧化還原反應相關概念、配平及計算，化學實驗基本方法（除雜）等相關知識，題目難度中等，注意把握物質的分離、提純操作方法．