Question

亞氯酸鈉（NaClO₂）是一種強氧化性漂白劑，廣泛用于紡織、印染和食品工業(yè)．它在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在．工業(yè)設(shè)計生產(chǎn)NaClO₂的主要流程如下：
 
（1）A的化學(xué)式是

 

，裝置Ⅲ中A在

 

極區(qū)產(chǎn)生．
（2）Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（3）通電電解前，檢驗Ⅲ中陰離子的方法和步驟是

 

．
（4）為防止Ⅱ中制各的NaClO₂被還原成NaCl，應(yīng)選合適的還原劑，除雙氧水外，還可以選擇的還原劑是

 

（填字母編號）．
a．Na₂O₂    b．FeCl₂    c．Na₂S
（5）常溫時，HClO₂的電離平衡常數(shù)Ka=1.07×10^-2mol?L^-1，Ⅱ中反應(yīng)所得NaClO₂溶液（含少量NaOH）的pH=13，則溶液中

c(OH)?c(C1O2-)

c(HC1O2)

=

 

．
（6）氣體a、b與氫氧化鈉溶液可構(gòu)成燃料電池，用該電池電解200mL，0 5mol?L^-1的CuSO₄溶液．生成銅3.2g，此時所得溶液中離子濃度由大到小的順序是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,原電池和電解池的工作原理,氯、溴、碘及其化合物的綜合應(yīng)用

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）根據(jù)工藝流程圖用無隔膜的電解槽電解飽和NaCl溶液，可知氣體b為H₂，用有離子隔膜的電解槽電解Na₂SO₄溶液，可知氣體a為O₂，該極為陽極，OH^-放電，c（H⁺）增大，SO₄^2-移向該極，所以A為硫酸溶液；
（2）根據(jù)ClO₂與NaClO₂的化合價及氣體a為氧氣，可以寫出離子方程式；
（3）SO₄^2-的檢驗方法：用稀鹽酸和氯化鋇溶液檢驗；
（4）選擇合適的試劑不能引入雜質(zhì)；
（5）HClO₂中Ka=

c(H+)?c(ClO2-)

c(HClO2)

，Kw=c（H⁺）?c（OH^-），則

c(OH-)?c(ClO2-)

c(HClO2)

=

Ka

Kw

×c² （OH^-）；
（6）由題意可知電解后的溶液中的溶質(zhì)是等物質(zhì)的量0.05mol的CuSO₄和H₂SO₄，硫酸是二元酸，水還能電離出一部分H⁺和OH^-，且Cu²⁺發(fā)生水解，據(jù)此分析．

解答： 解：（1）根據(jù)工藝流程圖用無隔膜的電解槽電解飽和NaCl溶液，可知氣體b為H₂，用有離子隔膜的電解槽電解Na₂SO₄溶液，可知氣體a為O₂，該極為陽極，OH^-放電，c（H⁺）增大，SO₄^2-移向該極，所以A為硫酸溶液；
故答案為：H₂SO₄；陽；
（2）ClO₂與H₂O₂反應(yīng)生成NaClO₂和氧氣，則離子方程式為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
 故答案為：2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O；
（3）電解前Ⅲ中陰離子為SO₄^2-，SO₄^2-的檢驗方法：取少量Ⅲ中溶液少許于試管中，先加入足量稀鹽酸，無沉淀生成，再加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明含有SO₄^2-；
故答案為：取少量Ⅲ中溶液少許于試管中，先加入足量稀鹽酸，無沉淀生成，再加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，證明含有SO₄^2-；
（4）選擇合適的不能引入雜質(zhì)的還原劑，b、c均引入了雜質(zhì)離子且Fe²⁺、S^2-還原性較強，還原性與雙氧水相似的為Na₂O₂，
故答案為：a；
（5）HClO₂中Ka=

c(H+)?c(ClO2-)

c(HClO2)

，Kw=c（H⁺）?c（OH^-），則

c(OH-)?c(ClO2-)

c(HClO2)

=

Ka

Kw

；已知pH=13，則c （OH^-）=10^-1mol?L^-1，

c(OH-)?c(ClO2-)

c(HClO2)

=

Ka

Kw

×c² （OH^-）=1.07×10¹⁰mol?L^-1；
故答案為：1.07×10¹⁰mol?L^-1；
（6）氣體a、b與氫氧化鈉溶液可構(gòu)成燃料電池，用該電池電解200mL，0.5mol?L^-1的CuSO₄溶液，生成銅3.2g即0.05mol，由電解方程式：2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄可知電解后的溶液中的溶質(zhì)是等物質(zhì)的量0.05mol的CuSO₄和H₂SO₄，硫酸是二元酸，水還能電離出一部分H⁺和OH^-，且Cu²⁺發(fā)生水解，所以溶液中離子濃度的大小關(guān)系為：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（Cu²⁺）＞c（OH^-）；
故答案為：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（Cu²⁺）＞c（OH^-）．

點評：本題以亞氯酸鈉（NaClO₂）的生產(chǎn)流程為情境，主要考查電解原理、氧化還原反應(yīng)、離子方程式的書寫、SO₄^2-的檢驗、弱電解質(zhì)的電離、離子濃度的大小比較等知識點，主要通過工藝流程考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．