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。它在堿性環境中穩定存在。工業設計生產NaClO₂的主要流程如下：

（1）A的化學式是         ，裝置III中A在        極區產生。
（2）II中反應的離子方程式是                。
（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中制備的NaClO₂被還原成NaCl，應選合適的還原劑，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Ka=1．0710^-2mol·L^-1，II中反應所得NaClO₂溶液(含少量NaOH)的pH=13，則溶液中=         。
（6）氣體a、b與氫氧化鈉溶液可構成燃料電池，用該電池電解200 mL 0．5 mol·L^-1的CuSO₄溶液，生成銅3．2 g，此時所得溶液中離子濃度由大到小的順序是            

Answer 1

（1）H₂SO₄ （2分）   陽（2分）
（2）2ClO₂＋H₂O₂＋2OH^－＝2ClO＋O₂↑＋2H₂O （3分）
（3）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，產生白色沉淀，證明含有SO₄^2－ （3分）
（4）a（2分）
（5）1.07×10¹⁰mol·L^－1 （3分）
（6）c(H^＋)＞c(SO₄^2－)＞c(Cu^2＋)＞c(OH^－) （3分）

試題分析：（1）Ⅲ為電解硫酸鈉溶液，本質是電解水，陰極2H⁺+2e^-=H₂↑，陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，另一電極產生NaOH，因為該電解池為離子隔膜電解池，所以A為硫酸，在陽極區產生。
（2））Ⅱ中反應根據流程信息可知，生成NaClO₂，所以一定有ClO₂→NaClO₂，化合價降低，被還原；則H₂O₂必定被氧化，有氧氣產生，反應中ClO₂是氧化劑，發生還原反應，HCl是還原劑，發生氧化反應，根據電子轉移守恒可知4n（ClO₂）=n（HCl），所以反應方程式為：2NaOH+2ClO₂+H₂O₂=2 NaClO₂+2H₂O+O₂↑，離子方程式是2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O。
（3）III中陰離子為SO₄²?，檢驗方法為：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，產生白色沉淀，證明含有SO₄^2－  
（4）加入FeCl₂和Na₂S會產生雜質，而Na₂O₂不會產生新的雜質，故a項正確。
（5）II中反應所得NaClO₂溶液(含少量NaOH)的pH=13，可得c(H⁺)=1×10^-13mol?L?¹，則==1.07×10¹⁰mol·L^－1 。
（6）電解硫酸銅溶液的化學方程式為：2CuSO₄+2H₂O2H₂SO₄+2Cu+O₂↑，生成銅3．2 g，則反應了CuSO₄的物質的量為0.05mol，生成H₂SO₄的物質的量為0.05mol，則所得溶液含0.05mol的CuSO₄和0.05mol的H₂SO₄，Cu²⁺水解生成H⁺,所以離子濃度由大到小的順序為：c(H^＋)＞c(SO₄^2－)＞c(Cu^2＋)＞c(OH^－)。